4 т.27, 2024 - Вестник Мурманского государственного технического университета
Бесплатный доступ
ID: 142242757 Короткий адрес: https://sciup.org/142242757
Статьи выпуска 4 т.27, 2024 Вестник Мурманского государственного технического университета
Статья
Светодиодные линейные лампы набирают популярность в различных областях применения благодаря своим преимуществам в энергоэффективности, долговечности и качестве освещения. В работе рассмотрены конструкции испытуемых светодиодных (СД) ламп отечественного производства фирмы AVANLED, предназначенные для замены люминесцентных ламп Т8 мощностью 18 Вт, а также исследованы их светотехнические характеристики. Конструктивно исследуемые лампы выпускаются в двух исполнениях: с прозрачной и матированной стеклянной колбой. Анализ зависимости электрических характеристик ламп от напряжения сети (Uс) доказал, что они практически не зависят от изменения Uс в пределах ± 15 %. Результаты измерений светотехнических характеристик показали, что большинство параметров соответствуют заявленным значениям: погрешность цветовой температуры не превышает 5 %, погрешность индекса цветопередачи – 0,1 %, а показатель пульсации светового потока находится в заявленных 5 % и равен 0,1 %. Световой поток при номинальном напряжении сети отличается от заявленного значения 1 000 лм, причем у СД ламп с прозрачной трубкой световой поток меньше, чем с матовой. Мощность ламп варьируется от 8 до 8,7 Вт, что не соответствует заявленным 9 Вт. Световая отдача только у СД ламп с цветовой температурой 6 500 К соответствует заявленному значению. У СД ламп с цветовой температурой 4 000 К (матовая колба) световая отдача на 2,4 % больше заявленного значения. У остальных ламп световая отдача меньше заявленного значения. Анализ пространственного распределения силы света показал, что СД лампы с матированной стеклянной колбой целесообразно использовать для замены люминесцентных ламп в светильниках с зеркальной оптикой, а СД лампы с прозрачной стеклянной колбой – для замены люминесцентных ламп в светильниках с рассеивателем, который позволяет снизить блескость светодиодов.
Бесплатно
Расширение диапазона двухзонного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами
Статья
Достижение двукратного увеличения скорости вращения синхронного двигателя с постоянными магнитами при сохранении его мощностных характеристик на исходном уровне позволяет повысить производительность и качество обработки материалов на металлорежущих станках. Теоретическое исследование проведено с использованием математической модели синхронного двигателя с постоянными магнитами. Новый алгоритм управления предусматривает две рабочие зоны: зону номинальной скорости, где поддерживаются требуемые мощностные параметры (первую зону), и зону повышенной скорости с увеличением частоты вращения в два раза относительно номинальной (вторую зону). Для оценки эффективности разработанного алгоритма выполнены численное моделирование и сравнительный анализ с традиционными методами управления синхронного двигателя с постоянными магнитами. Полученные результаты продемонстрировали преимущества предложенного подхода, позволяющего обеспечить двукратный рост скорости привода главного движения металлорежущего станка без ухудшения его энергетических характеристик. Данные теоретического исследования подтверждены имитационным моделированием замкнутой системы в программном комплексе SimInTech. Разработанный алгоритм управления может применяться для оптимизации работы электроприводов главного движения на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами в составе металлообрабатывающего оборудования.
Бесплатно
Статья
Изоляция самонесущего изолированного провода (СИП-4) является объектом исследования, предмет исследования – математическая модель зависимости удельного объемного электрического сопротивления изоляции СИП-4 от факторов, влияющих на ее надежность. Полученная математическая модель позволит перейти к разработке методики прогнозной оценки остаточного ресурса материала изоляции исследуемого проводника. На первом этапе работы изучалось влияние действия внешних факторов на электрические параметры материала изоляции СИП-4. При формировании цели исследования, а именно получения математической модели зависимости удельного объемного сопротивления изоляции провода от влияния внешних факторов, учитывались трудные условия эксплуатации. Применение СИП-4 предусматривается снаружи зданий, т. е. он подвергается воздействиям солнечной радиации, ветровой нагрузке, атмосферным осадкам, температурным перепадам и т. д. В рамках данного исследования рассматривались следующие наиболее значимые факторы: электрический переменный ток, температура окружающей среды и период эксплуатации. Указанные факторы выбирались с учетом возможности проведения многофакторного эксперимента и в полной мере характеризуют такие свойства надежности изделия, как долговечность и безотказность работы. В ходе проведения многофакторного анализа задача состояла в выборе минимальных и максимальных значений каждого исследуемого фактора с последующим составлением матрицы планирования полного факторного эксперимента. Полученная математическая модель позволяет определить действующее значение удельного объемного электрического сопротивления материала изоляции СИП-4 в зависимости от его эксплуатации в заданных конкретных условиях и открывает возможность разработки второго этапа исследования, связанного с построением алгоритма методики прогнозной оценки остаточного ресурса материала изоляции исследуемого проводника.
Бесплатно
Совершенствование методики оценки потерь электроэнергии во внутризаводских электрических сетях
Статья
Для повышения достоверности расчетов потерь электроэнергии в низковольтных электрических сетях необходимо учитывать влияние основных параметров электрооборудования. В ходе исследования предложены структурная схема и алгоритм определения эквивалентного сопротивления участка цеховой сети; выявлены основные факторы, определяющие эквивалентное сопротивление схемы (сопротивления низковольтных коммутационных аппаратов, температура нагрева проводников, температура окружающей среды, коэффициент загрузки оборудования); показаны графические зависимости изменения эквивалентного сопротивления радиального и магистрального участков схемы от среднеквадратического коэффициента загрузки оборудования и температуры нагрева проводников. Общая погрешность оценки эквивалентного сопротивления при расчете без учета основных исследуемых параметров оборудования для радиальных, магистральных и смешанных схем составляет 40 % и более. Погрешность результатов вычислений без учета сопротивлений контактных соединений коммутационных аппаратов может достигать 80 %. Полученные зависимости эквивалентного сопротивления от основных параметров оборудования рекомендуются к использованию для повышения достоверности оценки потерь электроэнергии во внутризаводских электрических сетях.
Бесплатно
Статья
В процессе проектирования систем внутризаводского электроснабжения необходимо определение их рационального резервирования. Надежность системы электроснабжения установлена для следующих вариантов схемы двухтрансформаторных подстанций 10/0,4 кВ: без резервирования; с резервированием (при установке секционного выключателя); с двойным резервированием (при установке секционного выключателя и резервной перемычки на 0,4 кВ). Данные расчетов показали, что надежность схемы без резервирования в 1,87 раза ниже по сравнению со схемой с резервированием и в 3,17 раза ниже – со схемой с двойным резервированием. Получены графические зависимости времени наработки на отказ схем электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями от различной номинальной мощности цеховых трансформаторов для трех вариантов: без резервирования; с резервированием; с двойным резервированием. Оптимальным условием является использование меньшего числа трансформаторных подстанций (соответственно, трансформаторов) при соблюдении значения коэффициента загрузки 0,8. При сравнении графиков установлено, что наибольшее время наработки на отказ достигается при двойном резервировании, наименьшее – при отсутствии резервирования. Результаты исследований могут быть рекомендованы к использованию в процессе проектирования систем внутризаводского электроснабжения для оценки и повышения надежности и эффективности эксплуатации оборудования.
Бесплатно
Бежик А. С., Лебедев А. К., Романовский В. В., Власов А. Б.
Статья
Эксплуатация судов при плавании по Северному морскому пути сопряжена с многочисленными рисками, определяющими повышенные требования к надежности гребной установки. В связи с этим актуально использование судовых электрических сетей, базирующихся на распределении электроэнергии постоянного тока (ПТ), работа которых дает ряд преимуществ в сравнении с системами распределения переменного тока. Проведение технического контроля импортного судового оборудования ввиду недостатка информации, получаемой от зарубежных производителей, является актуальной потребностью. На примере гребной электрической установки с оборудованием типа Azipod описаны способы оценки технического состояния гребного электрического двигателя, защиты вала от паразитных напряжений и токов, способных ускорить разрушение подшипников. Рассмотрены способы поиска неисправностей полупроводниковых элементов, входящих в состав преобразователя частоты. Представлены вероятные ошибки в работе системы контроля положения гондолы. Определены возможности дистанционной оценки технического состояния системы. Цель работы – разработка этапов технического контроля и оценка полученных параметров для выработки экспертных решений об эксплуатационной надежности и перспективах дальнейшей работы оборудования и элементов в системах гребных электрических установок типа Azipod, актуальных на многочисленных судах.
Бесплатно
Алгоритмы обучающих программ для тренажерной подготовки судовой машинной команды
Статья
Персонал судовой машинной команды (механики, электромеханики) обеспечивает техническую эксплуатацию и безопасность функционирования энергетических систем судна. Профессиональная подготовка и переподготовка морских специалистов судовых машинных команд необходима ввиду постоянного совершенствования оборудования и автоматизации электроэнергетических систем современных судов. Для обеспечения качественного обучения судовой машинной команды используется тренажерная подготовка с использованием комплекса современных тренажеров судовых энергетических установок и электроэнергетических систем, соответствующего стандартам Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты. В процессе исследования разработаны блок-схемы обучающих алгоритмов, показаны особенности программ и примеры их работы. Полученные алгоритмы обучения на тренажерах позволяют реализовать как начальную подготовку курсантов, так и переподготовку специалистов при повышении их квалификации. В ходе тренажерной практики особую значимость приобретает возможность развития компетенций для работы с высоковольтным оборудованием (напряжением 3–10 кВ) современных судов в соответствии с требованиями Конвенции ПДНВ и Кодекса ПДНВ. Алгоритмы обучения обслуживанию высоковольтного оборудования необходимо внедрять в учебный процесс для повышения уровня квалификации специалистов.
Бесплатно
Статья
Развитие существующей системы водоснабжения малых населенных пунктов предполагает использование преобразователей частоты и специализированных алгоритмов управления, способных поддержать в определенных пределах установленный в сети уровень давления. Реализация одной из типовых схем подразумевает вывод из эксплуатации водонапорной башни, это, с одной стороны, позволяет сократить затраты на ее обслуживание, с другой – при отказе работы насоса именно башня обеспечивает некоторый запас воды потребителю, что увеличивает общее время бесперебойной работы. В статье оценивается потенциал повышения энергетической эффективности системы водоснабжения при работе скважинных насосов на водонапорную башню за счет использования частотных преобразователей. Проанализированы режимы работы более 300 скважин. Установлено, что большинство насосов имели завышенные значения напора при подъеме воды в башню (медианное превышение порядка 30 м). Для исследуемых скважин оптимизация режимов работы насосных агрегатов позволила выявить потенциал энергосбережения до 50 % за счет сокращения избыточного давления и до 2,0 % за счет снижения пусковой мощности в момент разгона двигателя. Оценка потенциала энергосбережения, основанная на теории подобия, подчеркивает, что при снижении частоты вращения электродвигателя насоса важно учитывать и уменьшение его производительности, что является значимым ограничением при проектировании автоматизированных систем управления. Результаты исследования подтверждают значительный теоретический и практический потенциал использования частотных преобразователей для улучшения эффективности систем водоснабжения без необходимости консервации водонапорных башен. Исследование предоставляет основу для дальнейших разработок в области оптимизации и автоматизации систем водоснабжения с целью достижения высокой энергоэффективности.
Бесплатно
Адаптация параметров сварочного трансформатора с учетом выходных характеристик дуги
Статья
Сварка металлов, широко применяемая в современной технике, является сложным технологическим процессом. Для оценки качества сварного соединения и его соответствия эксплуатационным требованиям используются методы математического моделирования. Математическая модель импульсного трансформатора разработана с помощью программного комплекса Matlab Simulink и программных модулей от компании Schneider Electric. Проверка выходных данных произведена на базе производственной компании НПК "Эталон" (Ростовская область, г. Волгодонск), где полученные данные сопоставлены с теоретической базой. Математическая модель импульсного трансформатора позволяет реализовать метод сварки STT (Surface Tension Transfer – тепломассоперенос за счет механизма сил поверхностного натяжения) с более глубокой калибровкой силовых импульсов мощности тока с четко заданными электрическими параметрами и решить проблему переключения сварочных режимов в сложных рабочих сценариях; она применима для различных видов сварки (контактной, дуговой, лучевой и др.).
Бесплатно
Статья
Цифровизация транспортной отрасли и применение технологий искусственного интеллекта при автоматизации управления ее основных процессов определяет необходимость поиска новых подходов к описанию электротехнических комплексов и систем транспортного назначения, их внутренних и внешних системных свойств и связей. В работе система общественного наземного городского электрического транспорта (ГЭТ) рассмотрена как сложный процесс преобразования, передачи и использования электрической энергии и информации в электротехническом комплексе ГЭТ, проявляющийся в организации управляемого движения транспортных средств (ТС) в конкретных условиях производственных задач и технологии внутригородских пассажироперевозок. На основании синергетического описания свойств, принципов организации и функционирования сложной производственно-технической системы ГЭТ управляемое движение ТС представлено как многоуровневый технологический процесс, реализуемый электротехническим комплексом ГЭТ. Доказано, что основой данного процесса, формируемого 5 иерархически выстроенными уровнями (подпроцессами), каждый из которых обеспечивает отдельную специфическую задачу построения движения ТС, является реализация алгоритмов работы тягового электрооборудования ТС. В результате сформулирована теоретическая система уровней построения движения ТС как многоуровневого процесса, идентифицированы математические модели каждого уровня, определены множества условий, характеризующих "внешние" и "внутренние" "параметры порядка", определяющие структурно-функциональные и иерархические межуровневые взаимосвязи. Результаты работы могут представлять интерес для разработчиков систем управления автономных ТС и систем помощи водителю ТС при выборе и обосновании алгоритмов эффективного управления электротехническим комплексом тягового электрооборудования ГЭТ.
Бесплатно
Моделирование качки судна с подвешенным грузом
Статья
Остойчивость судна определяет его способность безопасно совершать плавание при любом состоянии моря. В процессе изучения динамики судна на волнении применяется метод математического моделирования, основанный на линейной теории волн и качки. Модели позволяют получать расчетные формулы и методики, используемые для анализа качки судов, имеющих на борту смещающиеся грузы (жидкие, сыпучие, подвешенные). Влияние подвешенного груза на мореходные качества судна в настоящее время рассматривается только при решении задач статической остойчивости. При решении задач динамики предложены математические модели бортовой качки судна с подвешенным грузом на тихой воде и регулярном волнении и получены линейные дифференциальные уравнения качки судна с подвешенным грузом. Наличие на судне подвешенного груза значительно изменяет параметры качки за счет возникновения кренящего и переменного моментов инерции судна. Предложенные математические методы позволяют моделировать качку на любом регулярном волнении с учетом произвольных значений поперечной метацентрической высоты, веса груза и длины подвеса.
Бесплатно
Повышение эффективности системы электроснабжения судостроительного завода
Статья
Развитие судостроительной отрасли предполагает рост уровня конкурентоспособности выпускаемой продукции, замену устаревшего электротехнического оборудования, повышение эффективности систем электроснабжения. Внедрение новейших технологий обеспечивает снижение массогабаритных показателей оборудования, расширяет их функциональные возможности, но эти технологии основаны на базе нелинейных и несимметричных электроприемников, что обусловливает негативное влияние на питающую сеть. Система электроснабжения Прибалтийского судостроительного завода "Янтарь" отличается значительной долей нелинейных, несимметричных нагрузок, зачастую однофазного исполнения. Комплексный подход при анализе системы электроснабжения завода включал экспериментальные исследования нелинейных электроприемников, в ходе которых установлен высокий уровень высших гармоник тока (3-, 5- и 7-го порядков). Одним из эффективных методов снижения несимметрии напряжений по нулевой последовательности является замена трансформатора со схемой соединений обмоток Y/Y0 на трансформатор со схемой Δ/Y0. Схемные, технологические решения (выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин; повышение фазности полупроводниковых преобразователей; подключение нелинейной нагрузки к системе с большей мощностью короткого замыкания) и фильтрующие устройства (узкополосные фильтры, фильтросимметрирующие устройства и активные фильтры) используются для повышения эффективности системы электроснабжения при ее работе в условиях роста искажающих нагрузок.
Бесплатно
Охлаждение продукции животного происхождения в воздушно-газовой среде диоксида углерода
Статья
В нашей стране, как и во всем мире в целом, уделяется особое внимание поиску более современных, энергоэффективных и экологически безопасных способов охлаждения пищевых продуктов, в том числе продукции животного происхождения. Основой большинства технологических процессов холодильной обработки являются рабочие тела, в качестве которых могут выступать природные или синтетические вещества. Ввиду негативного воздействия синтетического сырья на окружающую природную среду предпочтение отдается веществам естественного происхождения. Наибольший интерес в последние двадцать лет в мировом сообществе холодильной техники и технологии проявляется к углекислому газу. Данный холодильный агент активно применяется в традиционных парокомпрессионных холодильных машинах (ПКХМ). В Российской Федерации углекислый газ в качестве рабочего вещества в замкнутых циклах холодильных машин встречается на объектах промышленного назначения, работа которых основана на каскадных циклах. При этом углекислота выступает рабочим веществом нижнего каскада, поскольку относится к холодильным агентам высокого давления. До 2022 г. также активно развивались ПКХМ на основе углекислого газа на транскритических температурных уровнях, где температура конденсации диоксида углерода близка к температурам окружающей среды. В данном исследовании диоксид углерода будет рассматриваться в качестве хладагента при его взаимодействии с продуктом в воздушно-газовой среде во время сублимации, при котором углекислота меняет свое агрегатное состояние из снегообразного в газообразное.
Бесплатно
Скорлупа кедрового ореха как сорбент в плодово-ягодном виноделии
Статья
Снижение кислотности сусла является актуальной задачей плодового виноделия в связи с необходимостью создания благоприятных условий для развития дрожжей и сбраживания сахаров. Методы кислотопонижения, применяемые в традиционном виноделии, не позволяют эффективно элиминировать яблочную кислоту, которая вносит основной вклад в кислотность плодово-ягодных вин. В ходе исследования рассмотрена возможность применения адсорбционного способа снижения кислотности сусла, полученного из плодов груши уссурийской (титруемая кислотность 15,5–18,7 г/дм3), с использованием в качестве сорбента специально подготовленной скорлупы кедрового ореха. Обработка сусла скорлупой кедрового ореха проводилась в статическом режиме и при перемешивании; продолжительность обработки варьировалась от 2 ч до 10 сут. Скорлупа кедрового ореха обладает хорошей адсорбционной способностью в отношении кислот, содержащихся в грушевом сусле, и позволяет снизить их количество на 27 %. Экспериментально установлено, что скорлупа кедрового ореха обладает низкой селективностью по отношению к технологически важным компонентам сусла и сорбирует также сбраживаемые сахара и полифенольные соединения, в результате чего возможно нежелательное снижение сахарокислотного индекса сусла. Увеличение степени измельчения ореховой скорлупы способствует увеличению ее адсорбционной активности. Изменение режима обработки сусла позволяет подобрать условия, при которых возможно добиться рекомендуемых значений сахарокислотного индекса.
Бесплатно
