Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Исследование вольтамперных характеристик цифровым осциллографом GDS-806C
Статья научная
Точечное и векторное представление сигналов токов, напряжений транзистора и диода; влияние частоты дискретизации на вид вольтамперной характеристики; влияние масштаба напряжения на смещение нуля.
Бесплатно
Исследование и математическое моделирование литий-ионного аккумулятора
Статья научная
Рассмотрены существующие способы математического моделирования литий-ионных аккумуляторов на основе формулы Шеферда, а также при помощи формул из общего курса физики. Для замера экспериментальных данных в автоматическом режиме была разработана специальная измерительная установка. Главным элементом установки является программируемая платформа на базе микропроцессора ATmega328p. Она управляет процессом, измеряет напряжение на аккумуляторе и передает данные на компьютер каждые 5 секунд через UART-интерфейс микропроцессора для последующего анализа. Далее на основе полученных данных была построена экспериментальная зависимость разряда аккумулятора постоянным током, в течение определённого промежутка времени, с последующим вычислением емкости данной батареи. Нагрузкой являются 20 резисторов, соединенных последовательно-параллельно для рассевания тепловой мощности, выделяющейся на них при протекании электрического тока. Поскольку резисторы углеродные, имеющие прецизионный класс точности и нагрев не прошивает температуру окружающей среды более чем на 10 градусов, то изменением их сопротивления можно пренебречь. Полученные значения использовались для реализации и проверки математической модели в среде для моделирования MATLAB/Simulink. Результаты проверки показали схожесть полученных значений с идеализированной моделью Шеферда, так как среднеквадратичное отклонение всех точек от данной модели составило 2,6 %.
Бесплатно
Статья научная
С использованием модели электромеханической системы черновых клетей сортового стана исследуется силовое взаимодействие электроприводов через прокатываемую полосу при изменении различных технологических условий прокатки. Анализируется работа участка черновых клетей при работе стана без регулирования межклетьевых натяжений и с использованием двух различных систем косвенного регулирования натяжения, в которых о величине натяжения прокатываемого металла судят по величине момента прокатного двигателя. Проведена оценка точности регулирования натяжения для исследуемых систем.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованию влияния насыщения синхронной машины на параметры модели. Особое внимание уделено моделированию процесса насыщения в задаче моделирования генератора с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Проанализированы закономерности распределения магнитной индукции по площади поперечного сечения генератора. В статье основное внимание уделяется моделированию реальных режимов в модели Парка - Горева путем воспроизведения режимов короткого замыкания и выделения энергорайона, в котором функционирует исследуемый генератор, на изолированную работу на основе синхронизированных векторных измерений (СВИ) с тремя наборами параметров - насыщенными, ненасыщенными и ненасыщенными параметрами с учетом характеристики холостого хода (ХХХ). Результаты моделирования сравнивались с аналогичными сигналами измерений на основе данных СВИ.
Бесплатно
Исследование параметров электрической сети напряжением 6 кВ Таррорского карьера
Статья научная
Для обеспечения бесперебойности в подаче электрической энергии к электроприемниками, а также для безопасного и надежного обслуживания электроустановок под рабочим напряжением необходимо знать параметры изоляции, по которым разрабатываются организационно-технические мероприятия, применение которых позволяет получить положительный эффект как социальный, так и экономический. В данной статье рассматривается разработанная методика определения параметров изоляции в карьерных распределительных сетях (КРС). С помощью разработанной методики было проведено исследование в карьере «Таррор», в ходе которого оценивалась динамика изменения сопротивления изоляции фаз сети относительно земли. На основании полученных результатов пришли к выводу, что целесообразно провести подобные измерения не менее, чем за год, что позволит сделать обоснованные качественные и количественные выводы о влиянии параметров окружающей среды на сопротивление изоляции фаз КРС относительно земли.
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследуются погрешности определения параметров электрической цепи, связанные с отклонением действительных параметров ветвей от заданных, а также от расположения источников напряжения в электрической цепи.
Бесплатно
Исследование положения вектора потокосцепления ротора при векторно-импульсном пуске
Статья научная
Разработана математическая модель прямого пуска асинхронного двигателя. Исследованы электрические факторы (активное и реактивное сопротивление обмотки ротора) и механические (момент инерции ротора и момент нагрузки), влияющие на скорость вращения вектора потокосцепления ротора.
Бесплатно
Исследование процесса избирательного нагрева зерна и насекомых в СВЧ-поле
Статья научная
Представлены результаты исследования избирательности нагрева СВЧ-полем за счет различной восприимчивости материала зерна и насекомых к диэлектрическому нагреву. Применение избирательности СВЧ-нагрева открывает перспективу по использованию электротехнологии в биотехнологиях, агропромышленным производстве, медицине и других отраслях народного хозяйства. На стыке наук открываются перспективные направления новых научных исследований с огромными возможностями применения в производстве. В ходе предварительных исследований была выявлена необходимость определения эффективности избирательного нагрева. Автором выявлено, что эффективность избирательного нагрева определяется диэлектрическими параметрами зерна и насекомых, что говорит о возможности такого нагрева, который будет губительным для клеток насекомых и безопасным для клеток зерна Наши работы проводятся по контракту «Разработка технологической линии получения высококлассных семян из неликвидного зернового материала», заключенного в рамках программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», организованной Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Бесплатно
Статья научная
Доменный газ является побочным продуктом выплавки чугуна. Сегодня на многих металлургических предприятиях России и Европы широко используются системы газоочистки доменного газа проекта люксембургской компании Paul Wurth. С точки зрения эффективности и затрат энергии на очистку колошникового газа в данных системах газоочисток очень важен процесс тепло- и массообмена в пре-скруббере. В данной работе представлены результаты расчета тепломассообмена в пре-скруббере при различных диаметрах капель диспергированной технической воды. В основе данного расчета лежит уравнение теплового баланса для капли распыленной технической воды, движущейся в потоке запыленного доменного газа. Для определения значения величин коэффициентов тепло- и массоотдачи используется аналогия процессов переноса тепловой энергии и массы.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является асинхронный двигатель для электропривода редукторного n-блочного волочильного стана поводкового типа, применяемого для производства стальной проволоки из горячекатаной заготовки диаметром 8-12 мм. Показано, что современные волочильные станы оснащены регулируемыми автоматизированными электроприводами на основе традиционных асинхронных двигателей, частотных преобразователей или устройств плавного пуска. Приведены технологические особенности процесса волочения и главные требования к электроприводу волочильного стана, одним из которых является величина пускового момента двигателя. Отмечено, что вращающий момент асинхронного двигателя, пусковой момент которого в 1,6-2,2 раза больше номинального момента, передается на вал тянущего барабана блока через многоступенчатый редуктор, понижающий скорость и повышающий момент двигателя в 3,5-16,5 раза. Наличие редуктора уменьшает КПД электропривода минимум на 13-20 %, что снижает энергоэффективность процесса волочения и конкурентную способность продукции. В работе поставлена задача исследования момента асинхронного двигателя с целью создания безредукторного волочильного стана и его электропривода путем разработки объектно-ориентированного асинхронного двигателя с увеличенной кратностью пускового момента. Задача решается с учетом насыщения магнитной системы двигателя и эффекта вытеснения тока в обмотке ротора. Решение задачи выполнено методом математического анализа и моделирования механической характеристики двигателя с использованием специализированной программы для ЭВМ. Показана возможность создания асинхронного двигателя с пусковым моментом, достаточным для обеспечения процесса волочения без использования механического редуктора. Применение безредукторного тянущего барабана волочильного блока позволит упростить его конструкцию, повысить надежность, снизить эксплуатационные расходы, уменьшить удельный расход электроэнергии на процесс волочения на 17-20 %. Результаты исследований рекомендуются специалистам по разработке электрических машин, электромашиностроительных предприятий, технологам и конструкторам механического оборудования для метизной промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследования работы синхронного двигателя при кратковременной потере напряжения, выполненные посредством моделирования в среде Simulink MATLAB. Исследования выполнены с учётом особенностей систем электроснабжения горных предприятий. Рассмотрен процесс самозапуска синхронного двигателя при различных значениях просадок питающего напряжения, возникающих при аварийных ситуациях. Одной из причин самозапуска может являться кратковременное глубокое снижение напряжения вследствие близкого короткого замыкания (К3). Восстановление питания в условиях горных предприятий происходит в условиях сниженной суммарной мощности источника питания. Потому неоправданное увеличение суммарной мощности синхронных электродвигателей, участвующих в самозапуске, может в этих условиях привести к отрицательным результатам. Выполнен анализ результатов исследования. Сделан вывод об эффективности модели, используемой для анализа динамических свойств синхронного двигателя при кратковременной потере питания.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена работа системы самовозбуждения синхронного генератора, выполненной с одноканальной и многоканальной СУТ с различными способами синхронизации, при внешних несимметричных коротких замыканиях. Показаны достоинства и недостатки различных способов управления. Представлены выражения для расчета напряжения возбуждения, кратности форсировки генератора по напряжению, длительностей работы тиристоров.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены режимы работы различных схем использования детандер-генераторных агрегатов на когенерационных котельных с газопоршневыми двигателями внутреннего сгорания. Показано, что при низких температурах воздуха в схеме с отсутствием предварительного подогрева газа могут выпадать кристаллогидраты в газопроводе после детандера. Для недопущения этого явления предложен режим с поддержанием более высокого выходного давления в детандере, чем минимально допустимое давление по условию недопущения образования кристаллогидратов. Показано, что при данном режиме уменьшится работа детандера. Проведен анализ влияния начальных параметров газа на величину работы детандера. Выявлено, что схема с подогревом газа перед детандером позволяет полностью реализовать располагаемый перепад давлений. Дополнительным преимуществом применения предварительного подогрева является увеличение удельной работы детандера за счет более высокой входной температуры газа. Показано, что при определенном значении температуры наружного воздуха в летний период использование подогрева газа может стать невыгодным из-за уменьшения коэффициента полезного действия двигателей внутреннего сгорания для схемы с подогревом. При более высоких температурах наружного воздуха предложен режим с отключением подогрева газа. Для когенерационной котельной с 3 газопоршневыми двигателями внутреннего сгорания проведен расчет годовой и среднемесячной экономии топлива от применения различных схем детандер-генераторных агрегатов по сравнению со схемой с дросселированием газа. Наибольший энергетический эффект от применения предварительного подогрева газа будет в зимний период, так как подогрев позволяет снять ограничения по величине выходного давления газа и тем самым полностью использовать располагаемый перепад давлений в детандере. Показано, что подогрев газа перед детандером до 100 °С позволяет увеличить годовую экономию топлива примерно в 1,4 раза по сравнению с использованием схемы с детандером без подогрева.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлена классификация систем слежения за Солнцем фотоэлектрических станций (ФЭС), их принцип действия. Разработана расчетная модель сетевой ФЭС мощностью 5 кВт в программном обеспечении PVsyst: выбрано оборудование ФЭС, обоснован выбор оптимальных углов наклона фотоэлектрических модулей (ФМ). Проведен анализ работы сетевой ФЭС в условиях Оренбургской области средствами PVsyst при эксплуатации статично расположенных ФМ без изменения угла наклона ФМ и сезонным изменением угла наклона ФМ, одноосевых солнечных трекеров с вертикальной и горизонтальной осями вращения, а также двухосевого солнечного трекера. Анализ выполнен на основе данных по солнечной инсоляции за 2019 год, полученных с собственной метеостанции HP-2000. Выявлено, что наибольшая генерация электроэнергии в течение года обеспечивается ФЭС с двухосевым солнечным трекером, а также ФЭС с одноосевым солнечным трекером и вертикальной осью вращения (прирост генерации электроэнергии за год составил 13,2 и 11,5 % соответственно) относительно варианта со статично расположенными ФМ (без изменения угла наклона ФМ в течение года).
Бесплатно
Исследование способов снижения пускового тока при запуске высоковольтных двигателей
Статья научная
Функционирование мощных электроустановок промышленного производства, в частности металлургии и нефтегазовой отрасли, связано со сложными технологическими процессами, требующими повышенного внимания к используемому оборудованию, так как оно функционирует в сложных и особо опасных производственных условиях, используется на объектах непрерывного действия. Мощные высоковольтные воздушные и газовые компрессоры относятся к объектам с повышенным потреблением электрической энергии, имеющим значительные пусковые токи. Данные обстоятельства накладывают отпечаток не только на форму питающего напряжения, но и на состояние энергетической системы в целом. В настоящее время разработка методов ограничения пусковых токов является актуальной задачей для объектов, используемых на промышленных предприятиях разного профиля. Включение компрессора в технологический процесс не всегда возможно без предварительного согласования его пуска с уже работающим оборудованием, особенно с объектами с высокой категорийностью электроснабжения. В данной работе произведено исследование имеющейся системы управления, а также рассмотрены возможные варианты модернизации системы, направленные на улучшение ее энергетических показателей.
Бесплатно
Исследование схем, конструкций, технических решений плоских солнечных термальных коллекторов
Статья научная
Исследованы схемы, конструкции, технические решения плоских солнечных термальных коллекторов, в том числе проведена классификация технических решений в конструкции солнечных термальных коллекторов, проведен их анализ. Предложены технические решения, повышающие эффективность плоского солнечного термального коллектора. Разработаны технические требования к ним для систем автономного теплообеспечения.
Бесплатно
Исследование тепловых характеристик твердого изолированного цилиндрического аккумулятора теплоты
Статья научная
В работе обоснована актуальность исследования тепловых характеристик твердого изолированного цилиндрического аккумулятора теплоты, показаны основные направления научно-технических работ в области аккумулирования теплоты. Представлена постановка и обобщенная методика численного решения задачи о распространении колебаний температуры от внутренней поверхности твердого изолированного цилиндрического аккумулятора теплоты. Проведены расчеты и анализ зависимостей средней массовой температуры, теплового потока, их амплитуд и фаз в зависимости от периода колебаний и относительного внутреннего радиуса. Даны определения аккумулятору и стабилизатору теплоты, коэффициенту аккумуляции теплоты. Проведено режимное исследование аккумуляторов теплоты и сделаны выводы об области их эффективной работы. Отмечены характерные особенности теплообмена в твердых изолированных цилиндрических аккумуляторах теплоты.
Бесплатно
Исследование теплообмена в контактном аппарате с пленочными форсунками
Статья научная
Предложена модель теплообмена между потоком газа и свободной пленкой жидкости, вытекающей из кольцевой щели. Аналитически получены основные параметры процесса: локальные температуры, толщина пограничного слоя. Результаты аналитического расчета согласуются с экспериментальными данными.
Бесплатно
Статья научная
Выполнены комплексные экспериментальные исследования влияния изопропилового спирта в составе водоугольного топлива (ВУТ) на характеристики струи после распыления и время задержки зажигания капель суспензии. Распыление ВУТ с небольшими по массе добавками изопропилового спирта (от 3 до 8 %) проводились на специализированном стенде с помощью пневматической форсунки с внутренним смешением жидкости и распыляющего агента (воздух). Исследования времени задержки зажигания выполнены в терморегулируемой печи в широком диапазоне температур окислителя (от 600 до 1000 °С). Измерены реологические характеристики исследовавшихся топлив - вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Определено, что замещение воды в составе ВУТ изопропиловым спиртом способствует повышению вязкости получаемого топлива, однако данный параметр остается в приемлемых пределах даже при максимальной исследовавшей концентрации третьего компонента. Установлено, что введение в состав водоугольного топлива на основе тощего угля изопропилового спирта приводит к увеличению угла раскрытия струи до 11 %. Это способствует равномерному распределению капель топлива по камере сгорания. В результате количество крупных капель (более 600 мкм) увеличивается незначительно - менее 2 % при концентрации спирта 8 % по массе. Время задержки зажигания при такой концентрации спирта сокращается в 2 раза по сравнению с двухкомпонентным ВУТ при температуре 1000 °С.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена изучению зависимости между электрическими характеристиками и микроструктурой варистора. Экспериментально были определены вольт-амперные характеристики варисторов десяти производителей, представленных на территории РФ. Для сравнения параметров образцов рассмотрены зависимости «напряженность электрического поля - проводимость» (E-σ), определены коэффициенты нелинейности. Исследована микроструктура металлооксидных варисторов и их химический состав. В результате статистической обработки данных сделан вывод, что размер зерна ZnO значимо влияет на напряженность поля в начале зоны проводимости. Полученные результаты предназначены для выбора варистора по способности рассеяния мощности импульсного воздействия.
Бесплатно
