Внешняя характеристика машины.

Если совокупные расходы государства превосходят его доходы, то образуется бюджетный дефицит. Для покрытия дефицита государство выпускает и продает государственные облигации. В зависимости от того, кто является покупателем этих облигаций, подобная политика может оказывать или не оказывать воздействие на денежную массу.

Рассмотрим потенциальных покупателей государственных облигаций. Облигации могут быть проданы Центральному Банку, населению данной страны или же они могут быть проданы за рубежом (покупателями в этом случае могут выступать как правительства иностранных государств, так и домохозяйства).

Рассмотрим ситуацию, когда государственные облигации покупает Центральный Банк. Такие действия Центрального Банка называют монетизацией бюджетного дефицита, поскольку в этом случае государственный долг покрывается за счет денежной эмиссии (Центральный Банк расплачивается вновь напечатанными деньгами, которые правительство тут же тратит, то есть эти деньги напрямую попадают в экономику).

Последствием продажи государственных облигаций Центральному Банку может стать не рост денежной базы, а сокращение золотовалютных резервов Центрального Банка. Это происходит в том случае, если для предотвращения роста денежной массы Центральный Банк продаст иностранную валюту на сумму, равную стоимости приобретенных государственных облигаций.

Другим способом финансирования дефицита является продажа облигаций населению. Этот способ, в отличие от предыдущего, нейтрален по отношению к денежной базе. Это объясняется тем, что население платит за облигации из своего кармана (а не печатая деньги, как поступает Центральный Банк). В результате денежная база сокращается, но деньги, вырученные правительством за государственные облигации, немедленно снова попадают в обращение, поскольку ими правительство расплачивается за товары и услуги. В итоги денежная база возвращается на исходный уровень.

Формально изменение номинальной величины государственного долга (D) равно сумме номинальной величины бюджетного дефицита и процентных платежей по долгу предыдущего периода:

(6)

Изменение государственного долга или бюджетный дефицит, как мы говорили, будет покрыт за счет выпуска государственных облигаций. Государственные облигации могут быть проданы Центральному Банку и населению. Обозначим количество государственных облигаций, которыми владеет население через D^P, тогда изменение этой величины и покажет, сколько государственных облигаций было куплено/продано населением. Таким образом, изменение государственного долга равно:

(7) .

Подставляя выражение для DD^CB из условия (7) в выражение (5) для изменения денежной базы, получаем:

(8) .

Таким образом, если долг государства увеличился на единицу DD=1 и дефицит финансируется лишь за счет продажи государственных облигаций населению, то DD^P=1 и, в результате, DH=0.

Равновесие на рынке денег

После того, как мы получили функции спроса и предложения на деньги, мы можем приступить к анализу равновесия на рынке денег. На данном этапе нас будет интересовать исключительно рынок денег, а не общее равновесие в экономике, поэтому уровень цен и уровень дохода будем считать фиксированными ( ). При этих условиях мы можем изобразить спрос и предложение денег, как функции от ставки процента.

Заметим, что спрос на деньги, как и в модели IS-LM, будет отрицательно зависеть от процентной ставки, но и предложение денег более не будет абсолютно неэластичным по ставке процента, как мы считали ранее, выводя уравнение кривой LM. Зависимость предложения денег от ставки процента обусловлена тем, что повышение ставки процента при прочих равных условиях влечет сокращение избыточных резервов и тем самым увеличивает денежный мультипликатор, а, значит, растет и предложение. Зависимость не только спроса, но и предложения денег от ставки процента означает, что кривая LM будет более чувствительна к изменению процентной ставки. В случае постоянного наклона это означает, что LM будет более пологой, что отражено на рисунке 2. Кривая предложения M^S₁ соответствует предположению о независимости предложения денег от ставки процента и порождает стандартную кривую LM₁. Кривая предложения денег M^S₂ отражает положительную связь между ставкой процента и денежным предложением, что приводит к более пологой кривой равновесия денежного рынка LM₂.

Рисунок 2. Влияние зависимости предложения денег от ставки процента на наклон кривой LM.

Проанализируем влияние операций на открытом рынке на равновесие на рынке денег. Рассмотрим ситуацию, когда Центральный банк покупает государственные облигации. Как мы знаем, в результате денежная база растет и кривая предложения денег сдвигается вправо (смотри рисунок 3). Более того, величина горизонтального сдвига равна: . Поскольку величина денежного мультипликатора не является постоянной, а растет с увеличением ставки процента, то при больших значениях i предложение денег изменится сильнее. В результате новая кривая денежного предложения будет более пологой, чем первоначальная. Следствием роста денежной базы, как мы видим из рисунка 3, будет снижение процентной ставки и увеличение денежной массы. Соответственно эти изменения отразятся и на кривой LM, которая станет более пологой.

Рисунок 3. Влияние операций на открытом рынке на равновесие на рынке денег.

Аналогичным образом можно проанализировать влияние других, не учитывавшихся в модели IS-LM факторов, например ставки рефинансирования, которая непосредственно влияет на денежное предложение или трансакционных издержек, которые влияют на реальный спрос на деньги.

Литература основная:

Р. Дорнбуш, С. Фишер, Макроэкономика, 1997, гл.11.

Дж. Сакс, Ф. Ларрен, Макроэкономика: глобальный подход, 1995, гл.9,10.

М.Бурда, Ч.Виплош, Макроэкономика. Европейский текст, 1998, гл.9.

Н.Г.Мэнкью, Макроэкономика, 1994, гл.18.

Литература дополнительная:

B.Friedman, Targets and Indicators of Monetary Policy, in B.Friedman and F Hahn (eds.), Handbook of Monetary Economics, Amsterdam: North-Holland, 1991.

F. Mishkin, The Economics of Money, Banking and Financial Markets, 1998

[1] Приведены данные из статистического раздела Экономического журнала ВШЭ, 1998-2002 гг. (Подборка данных Госкомстата России, Банка России, Госналогслужбы России и Минфина России).

[2] Приведены данные из статистического раздела Экономического журнала ВШЭ, 1998-2002 гг. (Подборка данных Госкомстата России, Банка России, Госналогслужбы России и Минфина России).

[3] Приведены данные из статистического раздела Экономического журнала ВШЭ, 1998-2002 гг. (Подборка данных Госкомстата России, Банка России, Госналогслужбы России и Минфина России).

[4] Приведены данные из статистического раздела Экономического журнала ВШЭ, 1998-2002 гг. (Подборка данных Госкомстата России, Банка России, Госналогслужбы России и Минфина России).

[5] Приведены данные из статистического раздела Экономического журнала ВШЭ, 1998-2002 гг. (Подборка данных Госкомстата России, Банка России, Госналогслужбы России и Минфина России).

[6] S.Kuznets, National Income, a Summary of Findings, National Bureau of Economic Research, New York, 1946.

[7] Ando A. and F.Modigliani, The ‘Life Cycle’ Hypothesis of Savings: Aggregate Implications and Tests, American Economic Review, March 1963 и R.Brumberg, F.Modigliani, Utility Analysis and the Consumption Function: an Interpretation of Cross-section Data, в книге K.Kurihara, Post-Keynesian Economics, Rutgers University Press, 1954.

[8] M. Friedman, A Theory of the Consumption Function, Princeton University Press, Princeton, 1957, New Jersey.

[9] R. Hall, Stochastic Implications of the Life Cycle-Permanent Income Hypothesis: Theory and Evidence, Journal of Political Economy, December,1978.

[10] M.Flavin, Excess Sensitivity of Consumption to Current Income: Liquidity Constraints or Myopia?, Canadian Journal of Economics, February 1985.

[11] F. Hayashi, Tobin's Marginal q and Average q: a Neoclassical Approach, Econometrica, January 1982.

[12] Данные из Бюллетеня Банковской Статистики, №4, 2003г, табл. 1.15.

[13] W.Baumol, The Transaction Demand for Cash: An Inventory Theoretic Approach, Quarterly Journal of Economics, November 1952.

J. Tobin, The Interest Elasticity of Transactions Demand for Cash, Review of Economics and Statistics, August 1956.

[14] Следует отметить, что такое представление функции ожидаемой полезности, как функции зависящей только от среднего и дисперсии опирается на предположение о квадратичной функции полезности от богатства. Мы рассматриваем упрощенный вариант модели Марковица (см. H.Markowitz, Portfolio selection, Journal of Finance, March 1952.)

[15] P. Cagan, The Monetary Dynamics of Hyperinflation, in M.Friedman (ed.), Studies in the Quantity Theory of Money, Chicago, University of Chicago Press, 1956.

[16] Приведены данные из статистического раздела Экономического журнала ВШЭ, 1998-2002 гг. (Подборка данных Госкомстата России, Банка России, Госналогслужбы России и Минфина России).

Внешняя характеристика машины.

Для однофазных машин пере­менного тока наряду с нагрузочными характеристиками используют и внешние характеристики — зависимости напряжения на электро­дах от сварочного тока, т. е. U% — f (/CB)> Для различных ступеней трансформатора.

Построим внешние характеристики для одной ступени машин:

1) однофазной переменного тока с параметрами: U2o = 5,1 В;
22к = 300 мкОм; Г2к = 5,1/300-10~6 = 17 кА; cos фк = 0,27; г2к =
= Z2K cos фк = 81 мкОм; хт — 288 мкОм. При этом уравнение
внешней характеристики

U2 = /5,Г2-288-10-'2/^в - 81 • 10-6/св;

2) с выпрямлением тока во вторичном контуре с параметрами:
[До = 2,28 В; г2к = 60 мкОм (х2к « 0); Г2к = 2,28/60- 10"в = 38 кА.
При этом внешняя характеристика представляет собой прямую
линию:

Ц2 = и20 ~ г2к1св = 2,28 - 60- 10-6/св. На рис. 6.6, а представлены внешние характеристики / и 2 соот­ветственно машин / и 2, а также проведена прямая линия гт1съ = == (/ээ, представляющая собой падение напряжения на свариваемых деталях (/'ээ = 90 мкОм). Точка пересечения этой прямой с внешними характеристиками машин определяет сварочный ток (/св « яу 15,2 к А) для данных деталей (проекция на ось абсцисс) и падение напряжения на электродах Um « 1,37 В (проекция на ось ординат). При сварке деталей с сопротивлением гээ = 90 мкОм на выбранных ступенях трансформаторов машин сварочный ток будет один и тот же (/св « 15,2 кА).

Наклон внешних характеристик зависит от сопротивления 1Ш или г2к. Машины с пологопадающей НХ имеют крутопадающую внешнюю характеристику, и наоборот (см. рис. 6.5, а и рис. 6.6, а).

По внешним характеристикам, как и по нагрузочным, выбирают необходимую ступень трансформатора для сварки конкретных дета­лей. Так, к внешним характеристикам (рис. 6.6, б) машины МТ-1217 проведены две линии: линия 0Л, представляющая собой напряжение гээ/Св Для деталей минимальной (0,7 -f- 0,7 мм), и линия 0В — максимальной (1,5 -Ь 1,5 мм) толщины. Проекции точек пересечения внешних характеристик с линией АВ определяют значения свароч­ных токов для сварки деталей толщиной от 0,7 4- 0,7 мм до 1,5 -Ь + 1,5 мм. Зная значение сварочного тока, например, 12 кА, про­водят вертикально линию до пересечения с линией АВ и получают точку С, определяющую необходимую ступень трансформатора (У), а ее проекция на ось ординат (точка D) определяет падение напря­жения на свариваемых деталях (Um « 1,5 В). Ток короткого замы­кания на V ступени трансформатора /2Н « 14 кА; UM = 4,2 В.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Технологические возможности машины — сварка за­данных материалов и толщин — непосредственно связаны со схемой питания, которая должна обеспечивать необходимые значения и форму импульсов сварочного тока, а также его продолжительность.

По роду питания, преобразования или аккумулирования энер­гии машины классифицируют на группы (см. рис. 6.1). Так как ма­шины каждого типа — однофазные переменного тока, трехфазные низкочастотные, с выпрямлением тока во вторичном контуре и кон­денсаторные — имеют свои особенности, рассмотрим электрические цепи, технико-экономические показатели и рациональные области применения машин каждого типа в отдельности.

Однофазные машины переменного тока. На рис. 6.7, а дана элек­трическая схема машины. Сварочный трансформатор СТр включается в сеть контактором К- Вторичное напряжение сЛ20 трансформатора устанавливают переключателем ступеней ПС. Значение и форма импульса сварочного тока зависят от типа контактора К (электро­магнитный или вентильный) и настройки аппаратуры управления АУ контактором.

При использовании электромагнитного контактора падением на­пряжения А(/п в контакторе пренебрегают, и Um = Uvv (где Um — напряжение сети; U1T — напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора).

АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ МАШИНАМИ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Назначение и структура аппаратуры управления. Аппа­ратура управления является важнейшей частью современного оборудования контактной сварки, за последнее время она очень усложни­лась. Стоимость этой аппаратуры составляет 20—60 % общей стои­мости машины.

Аппаратура управления выполняет: включение и выключение сварочного тока, регулирование его силы, продолжительности и формы импульса; регулирование последовательное! и отдельных этапов цикла сварки; стабилизацию параметров режима сварки; включение и регулирование усилия сжатия электродов; изменение скорости вращения роликов (шовные машины) или перемещения подвижной плиты (стыковые машины).

В специальных случаях устанавливают дополнительную аппара­туру для автоматического регулирования по одному или несколь­ким параметрам (параметры режима или физические величины). В сложных специализированных машинах с помощью аппаратуры уп­равления осуществляется программирование работы различных ме­ханизмов привода, загрузочных и разгрузочных устройств и свароч­ных циклов.

В производстве эксплуатируется электронная аппаратура не­скольких поколений. К первому поколению относится аппаратура, в которой широко используются релейно-контактные элементы, ра­диолампы и вакуумные вентили. Аппаратура второго поколения построена на тиристорах, транзисторах и типовых транзисторных элементах. Применение типовых элементов сокращает время разра­ботки аппаратуры и упрощает процесс ее промышленного изготовле­ния. Ремонт аппаратуры сводится к замене неисправного элемента исправным.

Начинается разработка и внедрение в производство аппаратуры третьего поколения с использованием интегральных микросхем, которые сохраняют преимущества аппаратуры второго поколения, так как она построена также на типовых элементах. Кроме того, эта аппаратура обладает большими возможностями регулирования, позволяет повысить точность и надежность отработки регулируемых параметров, более компактна и имеет меньшую стоимость.

На рис. 43 приведена типовая структурная схема аппаратуры управления однофазной коп так той машины, которая разбита на типовые блоки. Машина включается контактором К. Величина и форма импульсов, их продолжительность и повторяемость задаются блоком управления БУ, к который включают при необходимости узлы для плавною регулирования тока /, модулирования 2, стаби­лизации тока 3 и др. БУП обеспечивает перемещение электродов, создание усилия па них и его стабилизацию, вращение электродов, передвижение подвижного стола стыковой машины. Последователь­ность работы всех этих устройств обеспечивается узлами програм­мирования 4, которые имеются в блоках БУ и БУП. Связь между входными командами с блоков управления и различными исполни­тельными устройствами осуществляется через функциональную ап­паратуру (контакторы, клапаны, конечные и путевые выключатели и др.).

Машины для конденсаторной сварки, трехфазные низкочастот­ные машины и машины для сварки импульсом постоянного тока имеют дополнительную аппаратуру для формирования соответствующих импульсов сварочного тока.

Аппаратура для включения и регулирования сварочного тока. Сварочный трансформатор контактной машины включается контакто­ром со стороны первичной обмотки. Это облегчает его работу, так как уменьшается коммутированный ток и не протекает ток холостого хода вне сварки. От четкости работы контактора существенно зависит стабильность нагрева места сварки и качество сварного соединения.

Рис.43. Рис.44.

Рис. 43. Структурная схема аппаратуры управления однофазными машинами для контактной сварки:

F, p, U — соотвстсч пенно усилие сжатия, давление сжатого воздуха, напряжение электри­ческой сети; СТ — сварочный трансформатор; ПС — переключатель ступеней; К, — кон­тактор; БУ — блок управления; БУП - блок усилия перемещения (вращения) электродов? БВВ — блок включения и выключения аппаратуры: / — узел фазорегулирования; 2 -— узел модуляции; ,7 — узел стабилизации; 4 — узел программирования

Рис. 44. Вентильные контакторы:

а — игнитронный; 6— тиристорный

Контакторы контактных машин работают в тяжелых условиях вследствие значительных коммутируемых токов, а в ряде случаев вследствие большой частоты включения (до 500 включений в ми­нуту).

В зависимости от мощности и назначения машин применяют ме­ханические, электромагнитные или вентильные (ионные, тиратронные или тиристорные) контакторы.

Механические контакторы ранее применяли только в маломощ­ных машинах. Они разрывали небольшие токи. Их контактная си­стема работала от механизма создания усилия на электродах через систему тяг, рычагов или кулачков. Они асинхронно включают сварочный ток. Их контактные системы быстро изнашиваются вслед­ствие возникающей электрической дуги при разрыве цепи.

Электромагнитные контакторы по конструкции напоминают обычные электромагнитные пускатели. Основа их — электромагнит, к которому притягивается якорь с укрепленными на нем подвижными контактами. Электромагнитные контакторы для контактных свароч­ных машин обычно однополосные, имеют улучшенную динамическую характеристику и устройства, облегчающие гашение возникающей электрической дуги на контактах при размыкании. Производитель­ность и надежность таких контакторов низкая, они не способны пропускать дозированное количество энергии при жестких режимах, поэтому их используют только в простейших точечных машинах ма­лой мощности и в некоторых типах стыковых машин.

В большинстве машин устанавливают вентильные (игнитронные или тиристорные) контакторы. В каждом контакторе два вентиля (рис. 44), включенных встречно-параллельно. Анод каждого вентиля соединен с катодом другого и вся эта группа включена последова­тельно с первичной обмоткой сварочного трансформатора. Если по­лярность полуволны переменного напряжения такова, что напряже­ние линии Л\ положительно относительно JI2, то проводить ток бу­дет левый вентиль. При обратной полярности проводящим окажется правый.

Наиболее распространены тиристорные контакторы. Основа этого контактора — тиристор — характеризуется долговечностью (до 12 000 ч), малыми размерами, высоким КПД (падение напряжения на тиристоре 0,5—1,5 В) и высокой надежностью в эксплуатации, его можно устанавливать в различных положениях в пространстве. Тиристор чувствителен к перенапряжению и требует соответствую­щей защиты.

Игнитронные контакторы используют преимущественно в мощ­ных машинах. Основа этого контактора — игнитрон — представляет собой трехэлектродный управляемый ионный прибор с ртутным ка­тодом. Игнитроны мало чувствительны к перегрузкам, однако дли­тельность их работы обычно ограничивается стойкостью поджигателя (третий электрод, включающий вентиль) и составляет 1000 ч и более. К недостаткам игнитронов относят их большие габариты, возмож­ность установки только в вертикальном положении, ненадежное под­жигание и низкий КПД.

Включение и выключение источника питания контактной ма­шины, представляющей собой активно-индуктивную нагрузку, имеет ряд особенностей. Установившийся ток i (рис. 45) отстает от напря­жения U по фазе на угол ф. Синхронное включение тока происходит при постоянном значении угла а (рис. 45, а), если же этот угол произ­волен, то такое включение называют асинхронным.

Выключение тока в механических и электромагнитных контакто­рах, если оно не совпадает с нулевым значением тока, происходит асинхронно, и ток коммутируется через возникающую дугу в тече­ние нескольких периодов (рис. 45, б). Вентильные контакторы всегда выключаются автоматически при нулевой силе тока. Возможная за­держка выключения тока с момента подачи команды для этих контакторов не превышает одного полупериода (рис. 45, в).

С увеличением угла включения вентилей (рис. 46) автоматически уменьшается их угол проводимости X и соответственно снижается действующий ток, проходящий через нагрузку. При а=ф проис­ходит полнофазное включение и ток сразу же принимает свое наи­большее значение. Это идеальный случай, при котором отсутствуют переходные процессы. При а > ф (рис. 46, а) ток в каждой полуволне равен разности значений установившегося и свободного ic токов. При этом максимальная амплитуда тока снизится, и появятся разрывы между его полуволнами. Действующий ток уменьшится и тем силь­нее, чем больше угол а. Включение с углом а < ф возможно при ра­боте механического или электромагнитного контактора либо при включении вентильного контактора с помощью реле, либо при не­правильной установке импульсов его управления, что приводит к начальной асимметрии полуволн тока, которая в дальнейшем лик­видируется (рис. 46, б). При включении вентильного контактора им­пульсами малой длительности при условии а < ф может возникнуть «полуволновый эффект». Включение одного из вентилей исключает включение другого вентиля в момент появления управляющего им­пульса, так как еще продолжается проводимость первого вентиля. Когда возникнет возможность включения второго вентиля, короткий импульс управления уже исчезнет. Вентильный контактор начнет работать как однополупериодный выпрямитель. Это наиболее тяже­лый случай асимметричной работы вентильного контактора, и ^и недопустим. Предупреждение этого эффекта возможно путем увели­чения длительности управляющих импульсов.

Действующий ток, регулируемый изменением угла включений, находится в сложной зависимости от а и ф.

Сварочный трансформатор при асинхронном включении работает в тяжелых условиях. Появление асимметрии тока, проявление полуволнового эффекта приводят к насыщению магнитной системы, нарастанию намагничивающего тока, что, в свою очередь, перегру­жает первичную сеть, к которой подключена сварочная машина. Возникают большие знакопеременные силы, которые расшатывают крепление обмоток сварочного трансформатора. Для работы с асинх­ронными контакторами необходимы трансформаторы с пониженной магнитной индукцией, малой остаточной намагниченностью и хо­рошо укрепленными обмотками.

При использовании синхронных контакторов переходные про­цессы проявляются значительно слабее, а причина их возникновения объясняется в основном некоторой асимметрией в характеристиках вентилей.

Синхронный контактор должен отсчитывать четное число импуль­сов, что также способствует отсутствию апериодической составляю­щей первичного тока.

Большинство однофазных контактных машин оснащают тиристорными контакторами. Это дает существенный технико-экономический эффект.

Тиристорный контактор простейшего типа имеет асинхронное включение (рис. 47), его устанавливают на некоторых машинах

Рис. 46. Временные диаграммы токов и напряжений при работе вентильного кон­тактора на активно-индуктивную нагрузку в режиме фазового регулирования для Случаев: а — а> ф; б — а < ф

Рис. 47. Принципиальная электрическая схема тиристорного контактора с асин­хронным включением:

VIN, V2N — силовые тиристоры; К1 — пусковой контакт реле; K2F — контакт гидрореле; R - сопротивление пусковой сети; СТ — сварочный трансформатор машины небольшой мощности.

Рис. 48. Кулачок электромеханического регулятора времени.

Такой контактор в установившемся режиме обеспечи­вает полнофазное включение тока, но не исключает появления начальной несимметричности тока. Его тиристоры подбираются с некоторым запасом по току, чтобы избежать их перегрузки и выхода из строя. Управление осу­ществляется с помощью контакта К1 реле, включенного между управляющими электродами обоих тиристоров. На большинство машин устанавливают тиристорные контакторы с им­пульсным управлением от регуляторов цикла сварки, оснащенных фазоимпульсными выходными устройствами. Тиристоры имеют незна­чительную теплоемкость и их обычно охлаждают водой, помещая в специальный радиатор. Расход воды контролируют с помощью струйного гидрореле, установленного па сливе системы охлажде­ния.