Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 835
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
Статья научная
Статья посвящена исследованиям, направленным на повышение энергоэффективности электросталеплавильных комплексов путем оптимизации алгоритмов управления в установках ковшпечь (УКП). Комплекс проведенных исследовательских работ выявил механизм влияния технологических факторов на гармонический состав токов дуг, в связи с чем особое внимание уделено оценке влияния толщины шлакового слоя и особенностям распределения жидкого металла под действием аргонной продувки. Результаты исследований показывают, что устойчивое горение электрических дуг обеспечивается достаточным слоем шлака, предотвращающего перегрев футеровки, стальковша и свода, а также снижающего потери тепловой энергии. Разработаны усовершенствованные алгоритмы автоматического управления электрическими режимами УКП, позволяющие корректировать длину дуг и рабочее напряжение в зависимости от текущих условий горения дуг. Применение разработанного алгоритма обеспечивает улучшение стабильности горения дуг, повышение общего КПД и снижение удельного расхода электроэнергии. Практическая значимость работы состоит в возможности широкого применения разработанных технических решений на предприятиях черной металлургии с электросталеплавильными и конвертерными цехами, где функционируют мощные УКП.
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 производства пеллет из осадка сточных вод
Статья научная
Гранулирование становится все более привлекательным методом для повышения энергетической ценности биомассы и является одним из ключевых решений проблем, связанных с необходимостью снижения доли ископаемых топливных ресурсов и повышения ценности отходов с точки зрения их энергетического потенциала. Особый интерес представляет увеличение эффективности энергетического использования такого отхода, как осадок сточных вод (ОСВ), образующийся в технологической схеме целлюлозно-бумажного производства (ЦБП). Целью исследования является выбор режима производства гранул из осадка сточных вод, соответствующих ГОСТ Р 55114-2012. Гранулирование осадка сточных вод проводилось в пресс-грануляторе, предназначенном для экспериментального производства пеллет из древесного биотоплива. Во время гранулирования менялись скорость вращения вальцов по поверхности матрицы, прилегание вальцов к матрице, скорость подачи осадка на матрицу. Были получены пеллеты, соответствующие ГОСТ Р 55114-2012. Проведен рентгенофлуоресцентный анализ, который позволил определить основные компоненты минеральной части осадка, количество основных и кислых оксидов, содержание углерода, водорода и серы.
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
Статья научная
Энергетический потенциал малых северных рек Якутии до настоящего времени не используется и активно не изучается. Но в связи с постепенным нарастанием потребности в электроэнергии и ростом ежегодных затрат на обеспечение северного завоза в труднодоступные районы Якутии вопрос использования малых рек в качестве источника энергии приобрел актуальность. Простота малых ГЭС позволяет работать как автономно, так и интегрироваться в централизованную энергосистему. Такой подход особенно выгоден в северных районах республики, где сочетание малой гидроэнергетики летом и централизованной энергосистемы зимой позволит оптимизировать расходы на топливо. В настоящей работе рассматривается возможность использования потенциальных ресурсов гидроэнергии бассейна Индигирки. Оценка потенциальных гидроэнергетических ресурсов бассейна Индигирки выполнялась по горному участку, что можно объяснить его физикогеографическими и высотными условиями. Горная часть бассейна характеризуется наибольшими запасами гидроэнергетических ресурсов. Нижнее течение Индигирки демонстрирует крайне слабые энергетические показатели. Потенциальная мощность рек длиной 50 км и более определялась линейным методом. Энергия водотоков длиной менее 10 до 50 км в данной работе не определялись.
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
