Электротехника. Транспорт. Технология продовольственных продуктов. Рубрика в журнале - Вестник Мурманского государственного технического университета
DC/DC-преобразователь в тяговой системе электромобиля
Статья
Преобразователи постоянного напряжения в постоянное напряжение (DC/DC-преобразователи) применяются в различных электротехнических устройствах, в том числе в тяговой системе электрических транспортных средств. В качестве привода в электромобилях используют синхронные двигатели с постоянными магнитами. Их отличительная черта – нелинейная зависимость электромагнитного момента двигателя от его входного напряжения. Одним из способов улучшения энергетических характеристик электромобиля является включение преобразователя постоянного напряжения в схему питания двигателя. В ходе исследования рассмотрены основные типы преобразователей постоянного напряжения, изучены их преимущества и недостатки; определен способ увеличения энергоэффективности электромобиля за счет использования в составе его силовой схемы многоканального преобразователя постоянного напряжения. Подобная структура позволяет снизить требования к отдельным силовым ключам и элементам преобразователя, а также является оптимальной с точки зрения массогабаритных показателей, так как в преобразователях данного типа отсутствует трансформатор. На основе произведенного обзора была выбрана схема многоканального преобразователя постоянного напряжения для интеграции в систему тягового электропривода. В качестве базового транспортного средства выбрана модель Tesla Model S. На основе рассчитанных динамических характеристик электромобиля определены основные параметры преобразователя постоянного напряжения; произведено компьютерное моделирование силовой установки электрического транспортного средства с преобразователем постоянного напряжения в программной среде Matlab Simulink. Применение преобразователя позволяет улучшить энергоэффективность транспортных средств, а также является лучшим решением по сравнению с установкой батареи с повышенным напряжением.
Бесплатно
Статья
В Российской Федерации формируется рынок управления спросом электроэнергии, являющийся одним из инструментов, которые позволяют промышленным потребителям электроэнергии получать финансовое вознаграждение от инфраструктуры рынка электроэнергии и мощности. В работе рассматривается механизм управления нагрузкой предприятий для обеспечения системной надежности единой энергосистемы России. Исследованы технико-экономические возможности механизмов ценозависимого снижения потребления на оптовом рынке электроэнергии и управления нагрузкой (управления спросом) на розничном рынке электроэнергии для потребителей. Проанализирована взаимосвязь между управлением нагрузкой предприятия и снижением цены электроэнергии на рынке на сутки вперед. Определен экономический эффект для потребителей электроэнергии от внедрения механизма управления спросом на рынке электроэнергии. Описаны пути развития механизма управления нагрузкой для обеспечения системной надежности в единой энергосистеме России.
Бесплатно
Влияние содержания пшенично-амарантовых отрубей на качество формового хлеба
Статья
Биохимический состав, физические и технологические свойства зерна амаранта обусловливают возможность его применения для повышения потребительских свойств и пищевой ценности хлебобулочных изделий. Полученные экспериментальные результаты кислотности и влажности образцов тестовых заготовок с добавлением пшенично-амарантовых отрубей (5–15 %) и контрольного образца пшеничного теста с 5%-м содержанием пшеничных отрубей находятся в пределах нормативных значений, установленных в стандартах. Добавление 5, 10 и 15 % пшенично-амарантовых отрубей улучшает питательную ценность готового продукта за счет высокого содержания белка, микро- и макроэлементов, высоконенасыщенного масла в семенах, в составе которого присутствует сквален. Добавление пшенично-амарантовых отрубей не меняет структуру и свойства хлеба. Полученные образцы формового хлеба с содержанием 5, 10 и 15 % пшенично-амарантовых отрубей имеют гладкую поверхность без особых деформаций, мягкий, эластичный мякиш, равномерную тонкостенную пористость без разрывов; вкус и запах соответствуют данному виду пшеничного хлеба. Наиболее выраженный вкус и запах пшеничного хлеба с 5%-м содержанием пшеничных отрубей имеет формовой хлеб с содержанием 15 % пшенично-амарантовых отрубей. Физико-химические показатели пшенично-амарантовых опытных образцов, за исключением влажности и кислотности, не превышают значения контрольного образца. По результатам проведенных исследований разработана технология приготовления обогащенного пшеничного формового хлеба с добавлением пшенично-амарантовых отрубей в количестве 5, 10 и 15 %.
Бесплатно
Статья
В системах тягового энергоснабжения горэлектротранспорта без накопителей значительная часть энергии рекуперации повторно полезно утилизируется на нагрузку в процессе межпоездных перетоков по контактной сети. Избыточная часть рекуперации рассеивается теплом на тормозных резисторах. Применение бортовых накопителей позволяет перенаправить на них с тягового привода вагона всю энергию рекуперации. Обратно на тяговый привод из накопителя выдается остаток в объеме не более двух третей поступившей энергии рекуперации, за исключением внутренних потерь, так как из-за омического сопротивления действительный КПД накопителя любого типа не превышает 64 %. Бортовой накопитель потребляет значительный объем оплачиваемой энергии от тяговой подстанции на перевозку его вагоном, компенсацию саморазряда и т. д. Суммарный баланс возврата на тягу энергии рекуперации и потерь от дополнительного энергопотребления у бортовых накопителей отрицательный. При работе стационарных накопителей в контактной сети полностью сохраняются полезные перетоки рекуперации. Избыточная часть рекуперации перенаправляется в контактную сеть, где одна ее часть питает маломощную нетяговую нагрузку в ходе зарядки накопителя, а другая поступает на накопитель, заряжая его. После непродолжительного хранения в накопителе остаток избыточной рекуперации выдается в сеть на появившуюся в ней нагрузку. У стационарного накопителя отсутствуют энергозатраты на перевозку, а потребление оплачиваемой энергии на собственные нужды и компенсацию саморазряда существенно меньше, чем у бортового, в силу большего коэффициента загрузки. Стационарный накопитель имеет положительный баланс энергии рекуперации, что позволяет дополнительно экономить оплачиваемую энергию от тяговой подстанции в объеме до 10 % относительно такого потребления при перетоках полезной рекуперации без использования накопителей.
Бесплатно
Исследование светотехнических характеристик светодиодных ламп ретрофитов Uniel
Статья
В статье рассматриваются светотехнические характеристики светодиодных ламп ретрофитов производства компании Uniel: Uniel LED-G45-6W/4000К, Uniel LED-A60-8W/6500К и Uniel LED-A60-9W/4000К, предназначенных для замены традиционных ламп накаливания. В ходе исследования проведены комплексные измерения светотехнических параметров (световой поток, мощность, цветовая температура, индекс цветопередачи, коэффициент пульсации, коэффициент мощности) и рассчитаны световые отдачи испытуемых ламп. Представлены результаты измерения характеристик в зависимости от напряжения питающей сети. На основе полученных данных осуществляется анализ соответствия начальных измеренных характеристик ламп значениям, заявленным изготовителем. Анализ спектров излучения исследуемых ламп позволяет сделать вывод, что лампы Uniel LED-A60-8W/6500К комплектуются светодиодами белого свечения, спектр которых состоит из синей полосы излучения полупроводникового кристалла с максимумом ~450 нм и полосы люминофора с максимумом ~560 нм, который преобразует часть синего излучения кристалла в излучение, расположенное в длинноволновой области спектра. Спектры излучения ламп Uniel LED-G45-6W/4000К и Uniel LED-A60-9W/4000К кроме излучения синей полосы полупроводникового кристалла с максимумом ~450 нм содержат излучение двух люминофоров, полосы которых имеют максимумы ~560 нм (зеленый цвет) и ~630 нм (красный цвет), благодаря которому снижается цветовая температура светодиодов. В статье анализируются кривые силы света излучения, тепловой режим работы, а также конструктивные особенности ламп. Результаты исследования позволяют сделать вывод, что лампы Uniel LED-G45-6W/4000К и Uniel LED-A60-9W/4000К целесообразно рекомендовать для использования в качестве источников света на замену традиционным лампам накаливания, поскольку их светотехнические характеристики соответствуют заявленным параметрам и допустимым отклонениям, указанным в нормативных стандартах.
Бесплатно
Статья
В работе проведено исследование технических параметров низковольтных коммутационных аппаратов российского производства – магнитных пускателей ПМЛ и рубильников РЕ19. Рассматривается проблема оценки энергоэффективности эксплуатации магнитных пускателей и рубильников, устанавливаемых во внутризаводских системах электроснабжения. Приведены основные дестабилизирующие факторы, существенно влияющие на технические характеристики коммутационных аппаратов напряжением до 1 кВ. Надежность функционирования исследуемых аппаратов, прежде всего, зависит от степени износа коммутационных контактов. Исследованы зависимости температуры нагрева контактных площадок коммутационных аппаратов от коэффициента загрузки. Выявлено, что с увеличением загрузки аппаратов в диапазоне от 1,0 до 2,0Iном температура контактов и контактных площадок находится в допустимых пределах в соответствии с требованиями ГОСТ 403-73. Показаны основные, влияющие на сопротивление контактных соединений факторы – ток, протекающий по контактам, их размеры и температура нагрева. По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны аппроксимирующие функции зависимостей сопротивлений контактов и контактных соединений коммутационных аппаратов от номинального тока и определены погрешности расчетного метода оценки сопротивлений контактов. Разработанные зависимости могут быть использованы для определения эквивалентного сопротивления сетей внутризаводского электроснабжения при оценке уровня потерь электроэнергии, что повысит достоверность полученных результатов.
Бесплатно
Статья
Ограничение зоны топографического поиска места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) воздушных линий электропередачи (ВЛ) в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6–10–35 кВ является одной из ключевых задач в области повышения надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей электроэнергии. Вовремя не устраненное ОЗЗ может привести к выходу из строя электрооборудования. В засушливый период токи замыкания могут инициировать низовой пожар, что требует превентивного отключения линий электропередачи с последующим экономическим ущербом для электроснабжающих организаций. В статье предлагается использование параметров аварийного режима, а именно напряжений нулевой последовательности, в целях определения расчетным образом мест повреждения. Необходимость дополнительной установки на концевых подстанциях измерительных трансформаторов напряжения (ТН) сопряжена с финансовыми затратами. В связи с этим рассматривается возможность их ограниченного применения. Показано, что в этом случае может быть локализован аварийный участок с точностью до отпайки, если на ней отсутствуют измерительные ТН. Для расчетов места ОЗЗ используется математическая модель линий с распределенными параметрами. В качестве полезных рассматриваются сигналы на высших гармониках (ВГ), которые генерируются в электрической сети дуговыми замыканиями. Натурные эксперименты показывают наличие ВГ и при электрических контактах проводов с металлоконструкциями. Высокая частота сигнала обусловливает значимое изменение напряжения по длине линии, что повышает точность расчетов. Применение напряжений нулевой последовательности способствует отстройке от влияния нагрузки подстанций. Разработан алгоритм выполнения расчетов по определению места/участка с ОЗЗ на фидере древовидной структуры.
Бесплатно
Методы оценки надежности схем внутрицехового электроснабжения
Статья
Научно-исследовательская деятельность в области развития электроэнергетического и электротехнического оборудования включает разработку новых подходов к оценке показателей надежности элементов электрооборудования и в целом систем внутрицехового электроснабжения. В ходе исследования рассмотрены методы оценки надежности работы электрооборудования в системах внутрицехового электроснабжения на примере участка цеховой сети, включающей ее основные элементы: силовой трансформатор, кабельные линии низкого напряжения, распределительные пункты, автоматические выключатели, магнитные пускатели, контакторы, рубильники. Параметры надежности схемы рассчитаны относительно распределительного шкафа силового ШРс и распределительного пункта силового ПРс; относительно каждого присоединения ШРс и ПРс. Рассматриваемые методы рекомендуется использовать для уточнения периодичности и сроков проведения технического обслуживания и ремонтов электрооборудования системы внутрицехового электроснабжения, а также для анализа надежности работы и выявления наименее надежных участков схем сетей. Представленный расчет с использованием логико-вероятностного метода с помощью построения дерева отказов целесообразно применять для оценки частоты потери питания ШРс и ПРс, а также отдельных присоединений. Для исследуемых схем построены графические зависимости вероятности безотказной работы электрооборудования и появления отказа во времени.
Бесплатно
Статья
Скорость внедрения электротранспорта зависит от уровня развития зарядной инфраструктуры, к которой предъявляются все новые требования, в том числе по повышению удобства эксплуатации и снижению времени заряда. Решением проблемы может стать внедрение беспроводной зарядки электромобилей (устройство индукционное зарядное – УИЗ). Однако для изготовления эффективного УИЗ (без предварительного расчета и моделирования КПД устройства может не достигать 10 %) необходимо выбрать параметры катушек и провести моделирование частотных характеристик напряжения. Для этого в рамках реализации проекта по созданию мобильной установки заряда электротранспорта была решена задача по моделированию работы УИЗ. В соответствии с техническим заданием построена катушка в Excel, которую в качестве геометрии использовали в Comsol для оценки распределения магнитных полей. Для изучения частотных характеристик использовалась программа CST Studio. При помощи данных программ проведено моделирование разных методов реализации УИЗ с получением частотных характеристик. Подтверждено, что коэффициент связи растет с уменьшением расстояния между частями УИЗ. Проведены расчеты резонансных контуров, ожидаемого КПД для обоих типов резонансных контуров, сделан вывод, что уменьшение расстояния приводит к уменьшению резонансной частоты системы связанных контуров. Разработанная модель позволяет получить значения емкостей контура для образования резонанса, переходить к практической реализации и проводить верификацию полученных моделей.
Бесплатно
Нейронные сети как инструмент совершенствования математической модели движения судна
Статья
Использование аппарата нейронных сетей открывает большие возможности для исследования математических моделей движения судна. Коррекция с помощью сети идентифицированных параметров выбранной модели должна быть максимально адекватной результатам стандартных натурных испытаний, определенных резолюцией ИМО. Рассмотрена математическая модель в перемещениях, содержащая 16 параметров, определяющих гидродинамические усилия, действующие на корпус судна и рулевой орган, и являющаяся источником набора данных для обучения сети путем случайного варьирования параметров и последующего компьютерного испытания. Стандартным маневром выбрана установившаяся циркуляция с фиксацией маневренных элементов: диаметра, линейной скорости, угла дрейфа и угловой скорости поворота. Улучшение качества модели состояло в изменении ее параметров и минимизации средних квадратических погрешностей значений маневренных элементов, полученных при испытаниях. Для этих целей выстроена нейронная сеть с 16 входами (параметры модели) и четырьмя выходами (маневренные элементы для установившейся циркуляции). Массив данных для обучения сети получен с помощью программы, разработанной авторами и предназначенной для расчета параметров и проведения маневренных испытаний. В качестве объекта испытаний выбран танкер водоизмещением 30 000 т. Рассмотрены различные варианты архитектуры сети и инструменты работы с нею; использованы программная среда Statistica Neural Nets (SNN) и пакет ANN в среде SciLab; даны сравнительные оценки результатов работы с этими инструментами.
Бесплатно
Особенности подбора заквасочных культур в производстве функциональных кисломолочных продуктов
Статья
Современные тенденции формирования здорового образа жизни обусловили активную разработку технологий изготовления функциональных кисломолочных продуктов. Выбор рациональной комбинации молочнокислых бактерий и бифидобактерий для создания заквасок должен обеспечивать продукты функциональными свойствами и осуществляться с учетом следующих критериев: продукт должен быть безопасным (каждый микроорганизм, входящий в его состав, необходимо проверить и оценить с точки зрения безопасности, в том числе подтвердить отсутствие генов резистентности к антибиотикам); продукт должен обладать пищевой ценностью; продукт должен соответствовать определенным количественным характеристикам (количество пробиотиков, уровень кислотности, энергетическая ценность). В ходе исследования особенностей подбора заквасочных культур (молочнокислых бактерий и бифидобактерий) в производстве функциональных кисломолочных продуктов проведен поиск (по ключевым словам) источников литературы, опубликованных в период с 2012 по апрель 2023 гг. и связанных с разработкой заквасок и функциональных продуктов. С применением трех поисковых систем отобрано 105 источников, которые проверены на соответствие обозначенным критериям включения. Среди отобранных источников только 69 могли быть применимы для написания обзора, в котором рассмотрено влияние функциональных кисломолочных продуктов на организм человека и проанализирован потенциал использования молочнокислых бактерий и бифидобактерий в качестве компонента заквасочной композиции.
Бесплатно
Применение "электронного носа" для оценки легколетучих соединений полуфабрикатов мелкой рыбы
Статья
Производство консервов является одним из динамично развивающихся сегментов рыбной отрасли. Инструментальная оценка состава легколетучих фракций (ароматов) копченых полуфабрикатов мойвы, направляемых на производство консервов, проводилась с применением анализатора запахов МАГ-8 в равновесной газовой фазе над образцами. Для надежного установления различий в составе легколетучих соединений применен метод предварительного концентрирования компонентов в пробоотборнике. После насыщения свободного пространства над пробой сигналы при нагрузке сенсоров равновесной газовой фазой возрастали от 2,5 до 3 раз. Однако принципиальных отличий в характере влияния разных способов обработки полуфабрикатов мойвы не установлено. При нативных (естественных) условиях формирования запаха проб мойвы и предварительном концентрировании их в равновесной газовой фазе качественный и количественный составы запаха различаются, но сохраняется тенденция большего содержания соединений в образце, обработанном коптильным гелем, по сравнению с мороженой мойвой и образцом, обработанным дымовоздушной смесью. Для насыщенных паров установлено, что по 3 параметрам (вкладам в сорбцию сенсоров 1, 3, 8) пробы, обработанные дымовоздушной смесью и коптильным гелем, обладают сходным составом (в отличие от мороженой мойвы). Сенсоры 5, 6 и 7 не различают запах всех проб, т. е. реагируют на летучие соединения мойвы. Сенсор 4 отражает близость показателей влажности мороженой мойвы и мойвы, обработанной коптильным гелем. В результате корреляционного анализа установлены соответствия полученных химических проб, в том числе большее влияние на состав легколетучих фракций (аромата) при использовании дымовоздушной смеси по сравнению с применением коптильного геля.
Бесплатно
Статья
Рост электроэнерговооруженности судов проявляется в увеличении мощностей судовых электростанций, общей протяженности кабельных линий, количества электрофицированных механизмов. С развитием морской техники возрастает тяжесть последствий повреждений судового электрооборудования, увеличиваются затраты на его техническое обслуживание и ремонт. Поиск путей повышения надежности и безопасности электрооборудования должен основываться на конструктивных и технологических решениях на этапах его разработки и производства, а также анализе различных факторов, которые могут проявляться в процессе эксплуатации морской техники и влиять на состояние судовых электросистем. В ходе исследования данных факторов выявлено, что одним из распространенных видов повреждений электрооборудования морской техники являются однофазные замыкания, причины возникновения которых разнообразны. Предотвращение замыканий трудозатратно и в ряде случаев неосуществимо. Однако понимание особенностей этого вида повреждений низковольтного оборудования необходимо для повышения надежности и безопасности судовых электросистем. Проведенные исследования основаны на анкетировании судовых электромехаников. Результаты опросов позволили выполнить анализ частоты возникновения однофазных повреждений изоляции, длительности их существования, выявить наиболее вероятные места возникновения замыканий и оборудование, подверженное таким повреждениям в большей степени по сравнению с остальными элементами электроэнергетической системы.
Бесплатно
Система векторного управления автономным электроприводом
Статья
Изучение и разработка автономных систем электропривода являются актуальными, поскольку такие системы широко распространены, особенно в отраслях морского и речного флота. Предложена имитационная модель автономного частотно-регулируемого синхронного электропривода с векторным управлением и контуром активной мощности электродвигателя. Приведены результаты моделирования. Совершенствование системы управления направлено на увеличение экономичности, эффективности и надежности автономных электроприводов. Реализация контура активной мощности позволяет эффективно ограничивать потребляемую из генератора мощность, защищая от ее бросков, приводящих к останову дизель-генераторной установки. Регулирование активной мощности на валу более целесообразно для гребных электродвигателей по сравнению с регулированием скорости вращения вала. Создание единой системы управления автономным электроприводом позволяет учитывать взаимное влияние параметров электродвигателя и дизель-генераторной установки, в том числе для более эффективного регулирования напряжения и частоты установки с целью поддержания качества производимой электроэнергии на допустимом уровне. Объединение в единую систему позволит в дальнейшем интегрировать нейронные сети в качестве адаптивных нейросетевых регуляторов и систем-ассистентов. Современное программное обеспечение имитационного моделирования позволяет на этапе проектирования оценивать качество переходных процессов токов, скорости и момента электродвигателя, а также качество энергетических параметров системы электроснабжения. Полученные результаты дают возможность сформировать требования к синхронным машинам, к полупроводниковым элементам силовой части и преобразователям. Результаты моделирования подтверждают правильность настройки контуров регулирования и позволяют говорить о пригодности разработанной модели для инженерных расчетов.
Бесплатно
Статья
Повышение удельного момента электрических машин является актуальной проблемой для целого ряда силовых низкоскоростных электромеханических систем, одна из таких систем – ветроэнергетическая установка. Нахождение оптимальной конструкции синхронного генератора со встроенным трансформатором момента актуально для дальнейшего развития ветроэнергетики. Цель исследования состоит в определении оптимальной конструкции генератора со встроенным трансформатором момента для ветроэнергетических установок, что является решением проблемы создания низкоскоростных, высокомоментных и относительно компактных электрических генераторов и даст возможность отказаться от зубчатой передачи. В работе рассматриваются две конструкции синхронного генератора прямого привода со встроенным трансформатором момента с двумя и тремя воздушными зазорами. Расчет производится в программном комплексе Comsol Multiphysics, основанном на методе конечных элементов. Основные критерии для сравнения: выходная мощность генератора, максимальный момент тихоходного ротора, к которому подключается ветроколесо, максимальный момент на единицу объема генератора и максимальный момент на массу постоянных магнитов. По результатам расчета сделан вывод, что синхронный генератор с двумя воздушными зазорами имеет больший момент на единицу объема и момент на массу постоянных магнитов, т. е. при одинаковой мощности генераторов расходы на активные материалы будут меньше. При равных габаритных параметрах такой тип имеет большую выходную мощность по сравнению с синхронным генератором прямого привода и синхронным генератором с тремя воздушными зазорами.
Бесплатно
