Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 792
Статья научная
Вентильно-индукторные машины, являющиеся главной составляющей вентильно-индукторного электропривода, - перспективный и недостаточно исследованный электромеханический преобразователь энергии. Данный тип электрических машин имеет возможность расширения своей области применения практически во всех отраслях промышленности. Для создания вентильно-индукторного электропривода, конкурентоспособного на мировом рынке, имеющего высокие технико-экономические показатели, необходимо иметь достоверную, научно обоснованную информацию о взаимосвязи и степени влияния геометрических переменных магнитной системы и среднего значения электромагнитного момента. Цель данной статьи состоит в определении силы и направления связи среднего значения электромагнитного момента и варьирующихся значений геометрических размеров элементов активной части исследуемой машины. По результатам корреляционного анализа установлена степень влияния рассматриваемых конструктивных параметров активной части на среднее значение электромагнитного момента. Расчет численной величины момента осуществлялся посредством пакета прикладных программ MATLAB, взаимодействующей с программой по расчету и визуализации магнитных полей FEMM версии 4.2. Также для получения числовых значений момента был использован стохастический метод, основанный на алгоритме Монте-Карло. Проведенные в статье исследования позволяют судить о наличии соответствующей связи между исследуемыми конструктивными элементами магнитной системы и значением электромагнитного момента, а также об определенной степени их воздействия на формирование его величины.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследуется влияние величины проводимости изоляции в месте повреждения на точность ее определения и на возможность определения поврежденного участка линии в зависимости от величины проводимости в месте повреждения расчетным методом по результатам измерения режимных параметров.
Бесплатно
Статья научная
В статье проведены результаты исследований датчика напряжения на базе системы гальванически связанных тел. Показана необходимость учета источников внешних электрических полей при определении эквивалентной емкости пассивного тела, входящего в состав датчика. Приведены результаты исследования с использованием компьютерного моделирования методом конечных элементов влияния полей активного тела на эквивалентную емкость пассивного тела, а также влияния на нее электрических полей соседних фаз. При исследовании влияния электрического поля активного тела рассматривалось изменение расстояния как от активного тела до измерительного резистора, так и от измерительного резистора до пассивного тела. В последнем разделе статьи приведены результаты экспериментальных исследований влияния электрического поля активного тела на эквивалентную емкость пассивного тела, подтвердившие результаты компьютерного моделирования.
Бесплатно
Исследование влияния возобновляемых источников энергии на функционирование релейной защиты
Статья научная
Современной тенденцией развития электроэнергетических систем является внедрение возобновляемых источников энергии в виде распределенной генерации. Выявлено, что одной из основных причин, сдерживающих этот процесс, является изменение при этом режимов работы энергосистем, что в свою очередь оказывает существенное влияние на функционирование устройств релейной защиты и автоматики и, как следствие, на их настройку. Экспериментально доказано снижение чувствительности и нарушение селективности действий релейной защиты распределительной сети в случае подключения к энергосистеме ветроэнергетической установки. При этом важным фактором является мощность и место подключения. Также в статье выполнен анализ существующих подходов по реализации защиты таких энергосистем. В результате теоретически доказана необходимость разработки новых методов и средств для настройки защиты и автоматики, поскольку существующие подходы либо ограничивают внедрение нового оборудования, либо сложно реализуемы, либо недостаточно гибкие.
Бесплатно
Исследование влияния возобновляемых источников энергии на функционирование релейной защиты
Статья научная
Современной тенденцией развития электроэнергетических систем является внедрение возобновляемых источников энергии в виде распределенной генерации. Выявлено, что одной из основных причин, сдерживающих этот процесс, является изменение при этом режимов работы энергосистем, что в свою очередь оказывает существенное влияние на функционирование устройств релейной защиты и автоматики и, как следствие, на их настройку. Экспериментально доказано снижение чувствительности и нарушение селективности действий релейной защиты распределительной сети в случае подключения к энергосистеме ветроэнергетической установки. При этом важным фактором является мощность и место подключения. Также в статье выполнен анализ существующих подходов по реализации защиты таких энергосистем. В результате теоретически доказана необходимость разработки новых методов и средств для настройки защиты и автоматики, поскольку существующие подходы либо ограничивают внедрение нового оборудования, либо сложно реализуемы, либо недостаточно гибкие.
Бесплатно
Статья научная
Для организации кислородно-топливного горения в камере сгорания энергетической установки на базе цикла Аллама подается природный газ, кислород и углекислый газ. Для обеспечения равномерного смешения кислорода с углекислым газом целесообразно организовать их предварительное смешение перед их подачей в горелочное устройство. Организовать смешение двух газов возможно в газовом смесителе. В одной из известных конструкций смесителей смешение организуются за счет подачи подмешиваемого газа через цилиндрические отверстия в камеру смешения, на выходе из которой установлена перфорированная решетка, являющаяся источником дополнительных потерь энергии потока. В работе предложена конструкция смесителя, в которой на входе в камеру смешения установлена система дефлекторов, направляющая основной поток к подмешиваемому газу, при этом на выходе из камеры смешения отсутствует перфорированная решетка. В работе представлены результаты исследования влияния геометрических параметров дефлекторов на смешение углекислого газа и кислорода. Методом исследования является математическое моделирование. Получено распределение коэффициента неравномерности концентрации углекислого газа по длине трубопровода, установленного за газовым смесителем различной конструкции. Установлено, что применение системы дефлекторов перед камерой смешения позволяет сократить путь смешения газов при минимальном гидравлическом сопротивлении.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты исследования пневматического затвора вихревого типа, который устанавливается в каналах загрузки сырья тепломассообменных реакторов. Существует метод расчета пневматического затвора вихревого типа, предназначенный для решения задачи определения оптимальных режимных параметров работы устройства при заданных геометрических параметрах и задачи профилирования оптимальной геометрии при заданных режимных параметрах. В статье приводится анализ математической модели рабочего процесса пневматического вихревого затвора, на основе которой был получен существующий метод расчета устройства. Показано, что в математическом описании газодинамических процессов в затворе не учитываются функциональные назначения компонентов скорости активного газа на срезе сопла, что делает ее неприменимой для оценки влияния геометрии направляющего аппарата на характеристики пневматического затвора. Численным моделированием установлено, что увеличение толщины и количества лопаток в некотором диапазоне приводит к ухудшению запирающей способности затвора и, как следствие, к увеличению требуемых для запирания массового расхода и давления активного газа и снижению энергоэффективности устройства. Показано, что уменьшение угла установки лопатки в исследуемом диапазоне также ведет к росту требуемых параметров активного газа для запирания полости реактора. В результате исследования установлено, что угол установки, толщина и число лопаток направляющего аппарата существенно влияют на требуемые для запирания давления в реакторе параметры активного газа и, как следствие, на энергетическую эффективность затвора. Показано, что зависимость максимального запираемого давления от угла установки лопатки не является монотонно возрастающей и при достижении некоторой величины дальнейшее уменьшения угла установки привод к снижению запираемого давления.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время для энергосбережения применяются альтернативные источники электроэнергии, которые позволяют автономно питать электроприемники. Одним из решений альтернативного получения электрической энергии для освещения и электроснабжения электроприемников малой мощности является применение дорожных энергетических установок в виде искусственной дорожной неровности с электромеханическим генератором, преобразующим энергию движения автомобиля в электрическую. В данной статье рассматривается конструкция разрабатываемой дорожной энергетической установки с ползунно-коромысловым механизмом преобразования поступательного движения во вращательное. Проведено исследование влияния движения звеньев механизма преобразователя воздействующего усилия на функционирование генератора дорожной энергетической установки, проведен анализ работы механизма при различных длинах шатуна с заданными требуемыми критериями по скорости и габаритным показателям механизма. Было определено влияние длины шатуна на траекторию движения и скорость перемещения коромысла. Анализ показал, что заданным требованиям удовлетворяют длины шатуна, равные 100 и 150 мм, обеспечивающие рабочий участок с равномерным нарастанием скорости движения коромысла. Для дальнейших исследований механизма был принят шатун длиной 100 мм, так как он позволяет реализовать установку с уменьшенными габаритами.
Бесплатно
Статья научная
На основании аналитических расчетов, а также имитационного моделирования с использованием программного комплекса MATLAB и пакета Simulink, рассмотрены вопросы исследования режимов работы асинхронных двигателей различной мощности с короткозамкнутым ротором серии 4А. Основной целью данного исследования является анализ влияния несимметрии фазных напряжений, созданной отклонениями фазных напряжений, на режимы работы АД. Величина отклонения напряжений изменялась с шагом в 5 %, предельное значение отклонения напряжений составляло 10 % от номинального. Проведены исследования статических и динамических механических характеристик двигателей, зависимостей фазных токов электродвигателей от величины отклонения напряжений, показывающих качественное и количественное влияние отклонения напряжений в одной или более фазах, возникающих при одновременном подключении трехфазной и значительной однофазной нагрузок. Полученные результаты имитационного моделирования позволят разработать методы и технические средства, оперативно реагирующие на изменения величины отклонения питающего напряжения в местах действия значительных нелинейных, несимметричных нагрузок.
Бесплатно
Статья научная
Актуальной задачей для ТЭС ряда промышленных предприятий является повышение выработки дополнительной электрической мощности в летний период за счет увеличения расхода поступающего в градирни воздуха, что вызывает потребность в разработке методики расчета мощности турбогенераторов при различных значениях подачи воздуха в градирни. В статье для тепловых электростанций с однотипными турбинами и оборотным циклом с одинаковыми вентиляторными градирнями на основе комплексного подхода разработана методика определения выработанной турбогенераторами электрической мощности в зависимости от подачи воздуха в вентиляторные градирни, учитывающая влияние процессов тепломассообмена в градирнях и теплообмена в конденсаторах на значение температуры пара на выходе из турбины и содержащая аналитические зависимости по расчету мощности турбогенератора от температуры насыщенного пара на выходе из турбины. Приведен пример расчета выработки мощности турбогенераторами тепловой электростанции в летний период. Показано, что при постоянных значениях расходов поступающих в конденсатор пара и воды оборотного цикла величина снижения температуры воды в градирне будет оставаться практически неизменной, поэтому увеличение подачи воздуха приведет к снижению температур воды на входе в градирню и на выходе из нее и температуры пара после турбины, что повысит выработку мощности турбогенератором. Для рассмотренного примера показано, что увеличение расхода поступающего в градирни воздуха от минимального до максимального значений повысит выработку электрической мощности для каждой турбины Т-50-130 ТМЗ на 1,93-2,4 МВт, при этом наибольший прирост мощности будет достигаться при низких значениях температуры и относительной влажности воздуха. Приведенная в статье методика может использоваться для регулирования выработки мощности ТЭС за счет изменения нагрузки вентиляторов градирен.
Бесплатно
Исследование внутренних перенапряжений в городской кабельной распределительной сети 10 кВ
Статья научная
В статье представлена информация о результатах продолжительных экспериментальных исследований, проводимых в кабельных сетях 10 кВ двух энергообъектов (г. Челябинск). Для организации осциллографирования переходных процессов использовались известные и апробированные методические подходы. В течение 526 дней получено 79 осциллограмм, включающих как коммутационные, так и квазистационарные перенапряжения. В статье представлены характерные осциллограммы: при переходе однофазного замыкания на землю в междуфазное, несимметричном включении ножей разъединителя, коммутациях в сети и т. д. В условиях естественной эксплуатации кабельной распределительной сети получена зависимость совокупной вероятности возникновения перенапряжений и её статистические характеристики. Установлено, что вероятность возникновения перенапряжений с кратностью K > 2,2 о. е. составляет менее 5 %. Показано, что среднегодовое количество перенапряжений NK.год, превышающих 1,7 о. е. для энергообъектов, равно 36,96 и 42,46 шт. в год. Полученные данные могут быть полезны при выполнении исследований по установлению взаимосвязи между остаточной прочностью изоляции и перенапряжениями, воздействующими на неё.
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследуется влияние величины проводимости изоляции в месте повреждения для разных участков сети на точность определения проводимости изоляции, а также возможность определения места повреждения участка линии с отпайкой.
Бесплатно
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
Вибродиагностика вращающихся электрических машин довольно хорошо изучена и получила широкое распространение, так как показатели вибрации непосредственно зависят от электрического и механического состояния машины. Однако как показал ряд исследований, анализ только параметров вибрации не всегда позволяет поставить точный диагноз. Это особенно актуально для газопоршневых агрегатов, в которых значительно влияние вибрации двигателя внутреннего сгорания на синхронный генератор переменного тока. Целью исследования являлось повышение достоверности результатов вибродиагностики находящихся в эксплуатации газопоршневых агрегатов с синхронными генераторами с возбуждением от постоянных магнитов. Предложен комплекс диагностики газопоршневых агрегатов по параметрам вибрации и внешнего магнитного поля генератора. Исследование проводилось на работающей газопоршневой электростанции, состоящей из шести агрегатов единичной мощностью 2 МВт, работающих параллельно с сетью. С помощью переносного виброанализатора «Корсар+» были проведены замеры среднеквадратичного значения вибрации в контрольных точках двигателей внутреннего сгорания и синхронных генераторов, анализ полученных спектров и постановка предварительного диагноза состояния. Для уточнения диагноза были проведены измерения внешнего магнитного поля синхронных генераторов с использованием измерителя напряженности электрических и магнитных полей «П3-80», анализ амплитудных значений напряженности магнитного поля и спектральных характеристик, полученных путем быстрого преобразования Фурье. Полученные результаты показали зависимость спектрального состава напряженности внешнего магнитного поля от наличия дефектов в обмотках генератора переменного тока и позволили повысить достоверность постановки диагноза за счет однозначного определения источника повышенной вибрации.
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
