Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 802
Статья научная
Синтез и исследование любых гелиоустановок сопряжён с необходимостью выявления регулярных особенностей движения рабочего органа, угловое положение которого регулируется в эвклидовом пространстве. Эту информацию можно получать обработкой данных об угловом положении Солнца в заданных географических координатах. Локальность во времени всех алгоритмов вычисления солнечной позиции не позволяет анализировать годовой и суточный цикл движения Солнца в едином виде. Для решения этой задачи мы применили новый принцип обработки результатов расчёта, который заключается в следующей последовательности действий. Используя астрономический алгоритм NREL SPA, в основе которого лежат нелинейные тригонометрические уравнения, построены двухмерные поверхности азимутальных из зенитных углов. Путём аппроксимации этих поверхностей полиномами высокого порядка и дифференцирования этих полиномов по времени получены поверхности азимутальных из зенитных угловых скоростей, ускорений и рывков. Расчётные коэффициенты полиномов сведены в таблицы, чтобы в дальнейшем их можно было применять для оценочных расчётов в рамках структурного и параметрического синтеза электротехнических комплексов слежения за Солнцем в заданном географическом местоположении. Для проверки степени совпадения с готовыми локально-временными онлайн-алгоритмами мы выбрали онлайн-калькулятор MIDC SPA Calculator. Сопоставление результатов полиномиальной аппроксимации с данными расчётов по этому онлайн-калькулятору показывает хорошее совпадение результатов и низкий уровень ошибок.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено техническое состояние горелочного парка ТЭС в начальный период освоения газофакельных технологий. Показаны методы и пути их совершенствования. Отражён вклад специалистов кафедры ПТЭ ЮУрГУ в развитие и освоение новых технологий.
Бесплатно
Комбинированная система позиционного управления с задающей моделью третьего порядка
Статья научная
Показано, что в целях экономии электроэнергии важную роль играют микропроцессорные системы управления, в основе которых - задающие модели с выходными сигналами, изменяющимися пропорционально диаграммам перемещения, скорости, ускорения (тока), а также производной ускорения во времени (рывка). Автором разработана общая задающая модель второго порядка с тремя выходными сигналами, пропорциональными заданным значениям скорости, ускорения и рывка или положению, скорости и ускорению. Задающая модель построена на базе интегрирующих звеньев и релейных устройств с учетом внутренней обратной связи двигателя, позволяющей формировать оптимальные законы изменения управляемых координат, что облегчит реализацию ограничения производной тока якоря без специального регулятора производной тока, применение которого усложняет настройку системы и повышает ее чувствительность к параметрическим возмущениям.
Бесплатно
Коммутационные потери в электроприводе с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения
Краткое сообщение
Приводится расчёт коммутационных потерь в электроприводе с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения, а также экспериментальные данные, полученные на макете электропривода мощностью около 20 кВт.
Бесплатно
Статья научная
Оценка защит проводится на основании обеспечения селективности, быстродействия и чувствительности по результатам расчета электромеханического переходного процесса с учетом сохранения или нарушения устойчивости синхронных машин. Проведены расчеты для сетей Магнитогорского энергетического узла и даны практические рекомендации.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается автоматизированный лабораторный комплекс для изучения полупроводниковых приборов, интегральных схем и устройств преобразовательной техники, основанный на сочетании физического и виртуального моделирования. Приведен перечень исследуемых полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и преобразователей. Исследуются вольтамперные характеристики приборов, а также внешние, регулировочные и энергетические характеристики преобразователей. Имеется возможность функционирования стенда в ручном и автоматизированном режиме.
Бесплатно
Компьютерная модель релейной защиты и автоматики комплектной трансформаторной подстанции
Краткое сообщение
Создана математическая модель микропроцессорной защиты и автоматики комплектной двухтрансформаторной понижающей подстанции 35/6 кВ. Модель реализована в среде пакета LabView.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время сельские электрические сети 0,4 кВ характеризуются низкой защищённостью от однофазных коротких замыканий. Для решения данной проблемы было разработано устройство секционирования линий электропередачи 0,4 кВ с отпайками, которое было внедрено в опытную эксплуатацию в филиале ПАО «Россети Центр» - «Орёлэнерго». Правильная настройка средств защиты и автоматики разработанного устройства (мультиконтактная коммутационная система типа МКС-2-3В) требует исследования режимов работы электрической сети 0,4 кВ, в которой оно устанавливается. Такое исследование проведено путём компьютерного моделирования с применением программного продукта MATLAB Simulink. Рассматриваемая в ходе моделирования электрическая сеть содержит силовой трансформатор типа ТМ-250 кВА и линию электропередачи 0,4 кВ с отпайкой. Линия электропередачи выполнена проводом А-35. Устройство секционирования установлено на удалении 500 м от ввода низкого напряжения трансформатора, к устройству подключены два участка электрической сети протяжённостью по 250 м. Исследованы нагрузочные режимы работы электрической сети 0,4 кВ с несимметричной нагрузкой по фазам, а также аварийные режимы однофазного короткого замыкания на одном из участков, подключенных к устройству. В ходе исследования изучены характерные для рассмотренных режимов электрические параметры: фазные токи и токи в нулевом проводе, фазные напряжения. Параметры определялись для точки электрической сети 0,4 кВ, в которой устанавливается МКС-2-3В. Моделирование позволило выявить признаки, позволяющие идентифицировать участок сети, на котором произошло однофазное короткое замыкание, и правильно настроить средства защиты и автоматики устройства секционирования.
Бесплатно
Контроль температуры обмоток и защита от перегрева электрических машин переменного тока
Статья научная
Рассмотрены и проанализированы основные методы контроля температуры обмоток электрических машин переменного тока (ЭМ), такие как методы термометра, сопротивления и заложенных термопреобразователей, предусмотренные ГОСТ 11828-86, а также косвенные методы контроля, основанные на результатах прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, и расчетные методы контроля, и расчетные методы, основанные на математическом моделировании процессов нагрева машины с использованием тепловых схем замещения. Показано, что наиболее целесообразным методом контроля температуры обмотки ЭМ является метод сопротивления, основанный на принципе зависимости активного сопротивления проводника от температуры, в котором в качестве термодатчика используется непосредственно сама обмотка ЭМ. При этом проблема теплового контроля обмоток ЭМ в полном объеме не решена и требует разработки новых принципов построения систем оперативного контроля нагрева. Предложен новый способ контроля нагрева обмоток ЭМ непосредственно в процессе работы без отключения от сети и без нарушения нормального режима работы, основанный на использовании в качестве дополнительного информативного параметра фазовых соотношений между измеряемыми величинами. Анализируются физические эффекты, лежащие в основе данного способа контроля, описан регламент необходимых операционных процедур при его реализации. Показано, что на основе предложенного способа контроля температуры легко построить систему тепловой защиты, которая может осуществляться как в режиме отключения ЭМ, так и в режиме контрольной сигнализации. Приведены результаты экспериментальной проверки устройства, реализующего предложенный способ.
Бесплатно
Контроль технического состояния РПН трансформатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи
Статья научная
Представлены технические характеристики трансформаторов FTOHBR-150200/35 фирмы TAMINI, установленных на дуговых сталеплавильных печах 180 т (ДСП-180) электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Рассмотрены устройство и расположение регуляторов изменения числа витков обмотки под нагрузкой (РПН) трансформатора и реактора, с помощью которых осуществляется регулирование вторичного напряжения. Отмечены особенности режимов РПН: большое количество переключений (до 1000 раз в сутки), ударные изменения тока и напряжения, возникающие при коммутациях. Обоснована необходимость разработки и внедрения систем непрерывного контроля (мониторинга) технического состояния РПН печных трансформаторов. Представлены функциональная схема и описание диагностической системы TDMS, внедренной на ДСП № 1 и № 2ЭСПЦ. Даны краткие характеристики комплексного датчика диагностических параметров РПН и регистрационного прибора TAP-Monitor, установленных в разработанных системах мониторинга. Рассмотрены основные оnline-методы контроля технического состояния РПН, реализованные в системе TDMS: контроль количества коммутаций, контроль технического состояния движущихся частей, метод вибрационного контроля технического состояния. Представлены временные диаграммы изменения регистрируемых параметров и усредненные параметры коммутации. Сделан вывод о необходимости рационального выбора значимых диагностических признаков и, соответственно, оптимального количества входных сигналов системы контроля технического состояния.
Бесплатно
Контроль технического состояния силовых трансформаторов методом акустического диагностирования
Статья научная
Дана краткая характеристика частичных разрядов (ЧР) и причин их возникновения в силовых маслонаполненных трансформаторах. Показаны характерные неисправности силовых трансформаторов 110 кВ центральной электростанции (ЦЭС) ОАО «ММК». Представлены результаты локации ЧР акустическим методом с помощью портативного прибора «АР-700». Сделан вывод о целесообразности проведения дальнейших диагностических обследований трансформаторов ЦЭС с применением стационарных приборов анализа ЧР. Целью является сбор статистической информации и создание базы данных о техническом состоянии, характере и местах возникновения дефектов.
Бесплатно
Концепция построения защиты электрических сетей напряжением 380 В от однофазных коротких замыканий
Статья научная
Предметом исследования данной работы является повышение уровня электробезопасности в электрических сетях напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью типа TN-C при однофазных коротких замыканиях на нулевой проводник и связанные с ним металлические конструкции. Согласно анализу аварийной статистики воздушные линии с неизолированными проводами являются наименее надежным элементом электрической сети - в 62 % случаев повреждения на них являются опасными для жизни людей и животных. В статье приведен краткий обзор литературы и обоснована актуальность разработки методики расчета, выбора и расстановки плавких предохранителей и автоматических выключателей по длине защищаемой линии, которые обеспечили бы 100%-ную зону ее защиты. Рассматриваемая в статье концепция построения защиты электрических сетей напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью заключается в секционировании по длине воздушной линии плавкими предохранителями и автоматическими выключателями. Концепция построения показана на примере защиты ВЛ-0,38 кВ длиной 500 м и сечением проводов 35 мм2, которая питается от трансформатора номинальной мощностью 160 кВА со схемой соединения обмоток Y/YH и защищается плавкими предохранителями с разными номинальными токами. Приведены графические зависимости, такие как изменение величины коэффициента чувствительности по длине линии, изменение зоны защиты в зависимости от тока плавкой вставки предохранителя для различных параметров электрической сети и др. Эти зависимости позволяют определить место установки плавких предохранителей или автоматических выключателей, обеспечивая отсутствие зон несрабатывания защит при времени срабатывания не более 5 с. Результаты исследований предполагается использовать для построения защиты как простых магистральных, так и разветвленных с отпайками широко применяемых воздушных линий напряжением 380 В.
Бесплатно
Концепция факельного континуума для зоны интенсивного горения котельного агрегата
Статья научная
Сформулирована задача декомпозиции зоны интенсивного горения котельного агрегата, предложена рациональная схема решения задачи в рамках концепции факельного континуума, что позволило рассмотреть основные закономерности процессов переноса тепла и аэромеханики в нижней части топки котельного агрегата. Определены основные особенности трех элементов схемы - топочной среды, факельного континуума и ограждения зоны интенсивного горения с определением границ между ними. Характеристики топочной среды и ограждения определяются с применением принятых методик расчета, свойства факельного континуума адаптируются к гетерогенному факелу при сжигании твердого и жидкого топлива, при этом задача по определению энтальпии решается в одномерной постановке. При сжигании газообразного топлива важным фактором становятся процессы аэромеханики, поэтому гомогенный факельный континуум рассмотрен в двухпараметрической постановке. Общей характеристикой при сжигании топлив трех агрегатных состояний является распределение температуры по длине факела, что дает возможность позонного рассмотрения процессов теплообмена.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование графиков нагрузки с 30-минутным усреднением в 30 квартирах и 132 многоквартирных жилых домах в Челябинской области в течение одного года. На основе имеющихся данных путем сложения графиков нагрузки были созданы также имитационные объекты мониторинга в диапазоне от 6 до 1000 квартир на объекте. Активность потребителей электроэнергии на объекте мониторинга оценивалась по отношению среднемесячного потребления квартир на объекте к среднестатистическому месячному потреблению электроэнергии. На основании этого показателя потребители были классифицированы на три категории активности. Это позволило осуществлять контролируемое моделирование объектов мониторинга. По результатам расчетов установлено, что удельная мощность электрических нагрузок электроприемников жилых зданий может быть уменьшена по сравнению со значениями, приводимыми в СП 256.1325800.2016, и практически совпадает с нормами, действующими в Московской агломерации.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены принципы компенсации реактивной мощности и мощности искажений в высоковольтной распределительной электросети с помощью корректора коэффициента мощности, построенного на базе многоуровневого каскадного преобразователя с ШИМ на высокой частоте. Представлена его математическая модель, составленная в синхронной системе dq-координат, ориентированной по вектору напряжения питающей сети, изложены основные принципы построения системы управления и приведены результаты имитационного моделирования в программном комплексе Matlab/Simulink.
Бесплатно
Лабораторный практикум для изучения средств автоматизации и управления
Статья научная
Представлен опыт создания лабораторной базы для подготовки специалистов в области автоматизации управления технологическими процессами и производственными установками. Лабораторные установки оснащены программируемой техникой передовых мировых производителей и дают четкое и полное представление о современном состоянии решений в области промышленной автоматизации.
Бесплатно
Статья научная
Для электропривода с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения выполняется оптимизация линейной плотности поверхностного тока с использованием аппарата вариационного исчисления. Приводятся результаты оптимизации силовой части электропривода для ряда частных случаев.
Бесплатно
Локализация развивающейся системной аварии в крупном промышленном энергоузле
Статья научная
Приведены примеры нескольких системных аварий и их последствий. Одним из путей локализации развивающейся системной аварии является предупреждающее выделение ограниченного энергоузла с местными электростанциями на автономную работу с контролем баланса активных и реактивных мощностей как в предаварийном режиме, так и во время развития аварии и после отделения от внешней электрической сети. Определены организационно-технические и технологические мероприятия по координации баланса мощностей, позволяющие обеспечить в выделившемся энергорайоне устойчивую работу электростанций на сбалансированную нагрузку.
Бесплатно
Локальная диагностика электрических цепей
Статья научная
Рассматривается локальная диагностика электрической цепи с помощью метода главных величин, а именно метода напряжений главных сечений и метода главных контурных токов. Проводится анализ электрической цепи и определяются параметры ветвей подверженных износу, на основании чего делается вывод о повреждении данного участка.
Бесплатно
Магнитные проводимости двухполюсной реактивной машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора
Статья научная
На основе предложенной схемы замещения магнитной цепи реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора получены аналитические зависимости, позволяющие определить продольную и поперечную магнитные проводимости двухполюсной реактивной машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора с учетом крепежной выемки и межполюсного немагнитного промежутка. Представлены результаты сравнения двух вариантов изготовления ротора реактивной машины с использованием продольной шихтовки ротора (ALA) и поперечной шихтовки ротора (TLA) по коэффициенту поперечной магнитной проводимости. Представленное математическое описание может быть использовано для построения методики проектирования реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора с продольной шихтовкой пакетов полюса ротора (ALA). Из полученных результатов следует, что крепежная выемка и межполюсный воздушный промежуток существенно уменьшают поперечную магнитную проводимость машины, а следовательно, улучшают ее эффективность.
Бесплатно
