Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Статья научная
Рассмотрено применение П-образных схем замещения трансформаторов, показаны достоинства и недостатки. Описана методика их использования в программе расчета симметричных и несимметричных коротких замыканий на ЭВМ.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена методика инженерного расчета и сформулированы направления дизайна оборудования компенсированного выпрямительного агрегата для системы электроснабжения буровой установки.
Бесплатно
Методика расчета тепловых характеристик топочного факела при сжигании промышленных газов
Статья научная
Представлена методика теплового расчета топочных устройств котлов ТЭЦ-ПВС, сжигающих природный и промышленные газы, при встречном и тангенциальном вводе реагентов. Показано, что при проведении проектно-конструкторских работ, наладке и исследованиях промышленных котлов использование модели и методики расчета упрощает переход к современным системам сжигания топлива со снижением эмиссии оксидов азота, повышением надежности теплонапряженных элементов котельного оборудования, повышением эффективности работы тепломеханического оборудования ТЭЦ-ПВС. Отмечено, что предложенные модель и расчетная методика могут быть использованы в качестве базы для перехода к иным конструкциям топки, горелок и системам ввода топливных реагентов, а также другим видам промышленных газов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основные аспекты разработки методики расчета экономической эффективности внедрения технических средств симметрирования в электротехнический комплекс с электродвигательной нагрузкой. Несимметрия напряжений наблюдается в электрических сетях всех классов напряжения. На основании анализа проведенных исследований несимметрии напряжений в действующих сетях 0,4; 6; 35 кВ энергосистемы Забайкальского края установлено, что нарушения требований межгосударственного стандарта по качеству электрической энергии ГОСТ 32144-2013 имеют массовый и систематический характер. Зафиксирован достаточно высокий уровень несимметрии напряжений в исследуемых электрических сетях. Несимметрия напряжений оказывает негативные последствия электромагнитного и технологического характера (дополнительные потери мощности, ускоренное старение изоляции, преждевременный выход из строя электрооборудования). В связи с этим важное значение приобретает минимизация уровней несимметрии напряжений, помимо этого, оценка экономической эффективности внедрения технических средств симметрирования в электротехнический комплекс. Разработанная методика имеет комплексный характер, в которой учитываются составляющие экономического эффекта, критерии оценки эффекта от их внедрения и одновременно вариабельность их прикладного использования. Методика расчета предназначена для принятия и обоснования решений о применении средств симметрирования в электротехническом комплексе с электродвигательной нагрузкой. Областью применения методики является проведение технико-экономической оценки эффективности внедрения средств симметрирования для нормализации напряжения в электрических сетях, повышения эксплуатационной надежности асинхронных электродвигателей. Методика расчета апробирована на примере участка системы электроснабжения с. Таптугары Могочинского района Забайкальского края. Проведен анализ и обсуждение полученных результатов исследования, сделаны соответствующие выводы.
Бесплатно
Статья научная
Представлена методика сравнения энергетической эффективности различных способов регулирования суммарной производительности воздуходувной станции. Показаны основные принципы электрического моделирования сетей воздуховодов для математического описания их свойств и характеристик. Приведены результаты сравнения энергоэффективности способов регулирования для одиночного вентилятора и группы из пяти вентиляторов, работающих на общую магистраль. Получен вывод о высокой энергоэффективности сочетания старт-стопного регулирования с плавным регулированием с помощью осевых направляющих аппаратов для воздуходувной станции из пяти вентиляторов в сравнении с одновременным частотным регулированием пяти вентиляторов.
Бесплатно
Статья научная
Для определения результатов передачи электрической энергии по линии электропередачи (ЛЭП) от источника к потребителю необходимо иметь точные сведения о параметрах данной линии. Определить эти параметры для действующих линий с минимальной погрешностью достаточно трудоёмко. Но если исследователя интересуют лишь напряжения и токи в конце и в начале однородного участка ЛЭП трехпроводного исполнения, то для этого достаточно использовать теорию многополюсников. В частности, теорию восьмиполюсников. В статье представлена методика экспериментального определения продольных и поперечных параметров исследуемой ЛЭП. В исследовании использовались методы натурного эксперимента с использованием соответствующего парка электроизмерительных приборов, методы косвенного измерения искомых величин. Эксперимент состоит из шести этапов, на основании полученных данных появляется возможность определить численные значения основных параметров исследуемого участка ЛЭП, с учетом которых возможно установить количественную связь между входными и выходными характеристиками электрической энергии. Кроме того, описываемая методика, в принципе может быть применена и для анализа активных восьмиполюсников подобного исполнения. Это значит, что предлагаемая методика может обеспечить всесторонний анализ исследуемого объекта. В статье представлена схема опытной установки, описаны методики проведения опытов, на основании полученных результатов проведен расчет погрешности вычислений.
Бесплатно
Статья научная
На сегодняшний день мировым научным сообществом уделяется большое внимание созданию новых и совершенствованию существующих источником электрической энергии. Одним из таких источников являются дорожные энергетические установки. Данный вид устройств выполняется в виде искусственной дорожной неровности. Принцип их действия основан на том, что в момент наезда на искусственную дорожную неровность автотранспортное средство, создавая усилие на нажимной платформе, передаёт дорожной неровности кинетическую энергию, которую можно преобразовать в электрическую энергию. Целью данного исследования является разработка концепции экспериментальных исследований дорожной энергетической установки (имитационного моделирования) для уточнения закономерностей формирования силовых и скоростных параметров системы «автотранспортное средство - дорожная энергетическая установка» и проверки рабочей гипотезы и адекватности математического описания переходных процессов при разгоне и выбеге дорожной энергетической установки с учетом повторно-кратковременного характера режима работы. В результате получена структурная схема и на ее основании разработана схема электрическая принципиальная электромеханического симулятора дорожной энергетической установки, который в дальнейшем планируется использовать в физическом эксперименте. Произведен расчет крутящего момента при проезде среднестатистического автомобиля массой 1600 кг через дорожную энергетическую установку и угловой скорости коромысла при скоростях автотранспортного средства 20, 30, 40 км/ч. Величина крутящего момента составила 398 Н∙м; угловая скорость принимает следующие значения: при скорости автотранспортного средства 20 км/ч - 22,3 рад/с, при 30 км/ч - 33,3 рад/с, при 40 км/ч - 41,7 рад/с. Исходя из полученных значений крутящего момента и угловой скорости, определена мощность приводного двигателя электромеханического симулятора. Значение мощности составило 16,6 кВт. Разработанная электрическая схема и полученное значение расчетной мощности приводного двигателя позволят сымитировать работу дорожной энергетической установки и определить количество электрической энергии, полученной от проезда одного автомобиля массой 1600 кг.
Бесплатно
Методы и алгоритмы учета конструкции обмоток асинхронных машин в системах частотного электропривода
Статья научная
Причиной написания данной статьи послужило применение исследователями систем частотного управления всегда одной и той же математической модели идеализированной асинхронной машины с синусоидальным распределением магнитной индукции в воздушном зазоре. Расчет распределения магнитной индукции в зазоре асинхронной машины авторы провели методом зубцовых контуров и обнаружили отклонения от синусоидального распределения. Моделирование пуска асинхронного двигателя в среде MATLAB показало заметное влияние даже небольшой несинусоидальности распределения магнитной индукции на электрические и электромеханические процессы электропривода. Авторы предложили модифицированный метод преобразования векторов токов, магнитных потоков, учитывающий конструкцию обмоток реальной асинхронной машины. На его основе был разработан программный комплекс на языке Visual С# для расчета поправочных функций и моделирования пуска асинхронной машины. Предложенный авторами метод не требует переработки систем частотного управления. Достаточно добавить полученные авторами поправочные функции и коэффициенты в преобразования Э. Кларк и Р. Парка в системе частотного управления асинхронной машиной. Предложенный метод может быть полезен для анализа процессов в синхронных неявнополюсных трехфазных машинах, машинах двойного питания, а также при решении других задач.
Бесплатно
Методы и средства повышения энергоэффективности машин и технологий с асинхронными электроприводами
Статья научная
Рассмотрены методы и структуры асинхронного электропривода, обеспечивающие повышение энергоэффективности машин и механизмов, использующих электроприводы. Проанализированы следующие методы и средства повышения энергоэффективности асинхронный электроприводов: рациональный выбор электрооборудования электроприводов; уменьшение потерь в приводных электродвигателях; уменьшение потерь в питающих сетях; переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому. Показано, что вопрос обеспечения высокого уровня электромагнитной и энергетической совместимости является определяющим при разработке методов и средств повышения энергоэффективности машин и технологий с асинхронными электроприводами. Первый аспект заключается в минимизации высокочастотных гармоник в сети электроснабжения, источником которых является преобразователь частоты. Второй аспект заключается в обеспечении работы асинхронного электропривода с единичным коэффициентом мощности. Приведен пример использования рассмотренных методов и средств при реализации многодвигательного регулируемого электропривода главных механизмов экскаватора.
Бесплатно
Статья научная
На современном этапе развития систем теплоснабжения они трансформируются в системы централизованно-распределенного типа, интегрирующие различные энергетические технологии для достижения максимальной эффективности и надежности теплоснабжения потребителей при оптимальном сочетании централизованной и распределенной генерации тепловой энергии. Сектор распределенной генерации в этих системах связан прежде всего с реализацией технологий активного потребителя или просьюмера (от англ. prosumer). При этом наряду с аспектами эффективного управления рассматриваемых систем с участием просьюмеров одной из актуальных задач становится обеспечение надежности их функционирования. Основная задача исследования заключается в оптимизации параметрической надежности системы централизованно-распределенного теплоснабжения с учетом использования резервных функций просьюмеров, обеспечиваемых их собственной генерацией или аккумулированием тепловой энергии. Методология решения основана на применении положений теории надежности, узлового подхода к анализу надежности теплоснабжения, моделей марковского случайного процесса, некоторых упрощенных закономерностей теплопередачи в процессах потребления тепловой энергии и некоторых других методов и моделей. Предложенные методы и модели обобщены в рамках единой методологической схемы, состоящей из основных этапов анализа и оптимизации (синтеза) надежности. Проведен вычислительный эксперимент на основе тестовой схемы системы теплоснабжения, представлен анализ полученных результатов, сформулированы выводы и направления дальнейших исследований.
Бесплатно
Механические характеристики электромагнитных демпфирующих элементов с двойным ротором
Статья научная
Получены выражения для определения электромагнитного момента демпфирующих элементов с двойным ротором, с учетом и без учета взаимного влияния магнитных полей роторов.
Бесплатно
Мировой и российский опыт применения государственной поддержки возобновляемой энергетики
Краткое сообщение
Проведен анализ государственных мер по стимулированию использования возобновляемых источников энергии на примере мирового и Российского законодательства, раскрыты механизмы стимулирования. Предложена схема включения договоров на присоединение мощностей на возобновляемых источниках энергии в оптовый рынок электроэнергии, описан процесс прохождения конкурсного отбора мощности.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассмотрена многозонная система управления группой электроприводов переменного тока циркуляционных механизмов, например, водяных насосов с автоматическим переключением силового электрооборудования в режим холодного резерва. Приведена структурная схемы системы и таблица кодовых состояний регулятора на основе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена базовая структура и принцип действия многозонного интегрирующего регулятора, в основе которого лежит частотно-широтно-импульсная модуляция. В среде MATLAB + Simulink разработана виртуальная модель многозонного регулятора, на ее основе построены временные диаграммы регулятора. Приведены основные расчетные соотношения и статические характеристики многозонного регулятора: амплитудная и модуляционная характеристики. Отмечены достоинства и недостатки устройств данного класса. Предложены два способа организации «эстафетных» режимов работы релейных элементов, входящих в состав многозонного интегрирующего регулятора. В частности, рассмотрены многозонный регулятор с параметрическим и с число-импульсным «эстафетными» алгоритмами работы релейных элементов. Главным достоинством «эстафетных» режимов является их возможность обеспечивать равномерное распределение потерь мощности между выходными силовыми ключами, что позволяет повысить энергетические показатели системы управления и ее надежность. Приведены структуры многозонных регуляторов с «эстафетными» режимами работы и временные диаграммы их сигналов. Показан пример построения на основе многозонного регулятора переменного напряжения системы управления температурой в электронагревательной установке. При «эстафетном» режиме работы электронагревателей создается «вращающееся» тепловое поле, в результате чего снижается не менее чем в 3-5 раз неравномерность температуры по объему печи. Статья может быть интересна для специалистов, работающих в области информационной и силовой электроники, автоматизации технологических процессов и электропривода в целом.
Бесплатно
Статья научная
По результатам многокритериального моделирования газодинамических процессов даны рекомендации по конструированию эффективной камеры смешения, а также регулирования потоков воздуха и пара в элементах пароструйного аппарата. Выявлены возможности сравнительно большего снижения потерь, присосов воздуха в турбину и затрат на ремонт оборудования, чем при использовании отдельных критериев повышения эффективности паротурбинного оборудования. Проведен сравнительный анализ выбранных методов расчетов: инновационного (многокритериального) и стандартного (типового). В качестве результирующих показателей оценки методов были выбраны величины: повышения энергетической эффективности турбины вследствие предотвращения присосов воздуха в уплотнениях турбины; увеличения КПД конденсационных турбин; снижения затрат на ремонт турбины и эжектора вследствие оптимизации площади сечения камеры смешения в эжекторе. Сравнение показало лучшие результаты применения многокритериального моделирования по указанным параметрам, а также коэффициентам скорости потока, расхода рабочего пара, уменьшения размеров и повышению срока службы от 20 до 40 лет. Инновационный метод требует расширения числа критериев оптимальности и регулирования параметров процессов и геометрии конструкции на основе прямых и обратных связей многокритериальной модели. С помощью многокритериального моделирования определен необходимый состав параметров оптимизации: площадь проходного сечения конструированной камеры смешения, расход пара и термодинамические параметры потоков, а также давление всасывания.
Бесплатно
Статья научная
Проблема эффективного электроснабжения сельских потребителей не решена в полном объеме до сих пор. Одним из путей решения данной проблемы является разработка микротепловой электростанции, способной функционировать практически на любом топливе. Использование собственного источника энергии позволит снизить затраты на ее производство для фермерского хозяйства. Существенно повышаются показатели надежности электроснабжения и обеспечивается ее бесперебойная поставка потребителю. Предложенная нами электростанция приводится в действие тепловым двигателем с внешним подводом теплоты. Приведены некоторые результаты компьютерного моделирования двигателя с внешним подводом тепла, который работает по принципу Стирлинга. Рассмотрены конструктивные особенности разрабатываемого двигателя.
Бесплатно
Многофакторный выбор электромеханического модуля для перспективного сбалансированного манипулятора
Статья научная
Применена методика многофакторного определения рациональных параметров передаточных механизмов для выбора электродвигателя систем вертикального перемещения груза с помощью перспективного сбалансированного манипулятора. Комплексный подход выбора силовой части сбалансированного манипулятора основан на учете трех основных ограничений: согласование скоростей двигателя и исполнительного механизма манипулятора, работа привода с минимально возможным значением максимального крутящего момента, обеспечение режима работы электродвигателя в режиме его стоянки под током при номинальной нагрузке. Выбор требуемого значения радиуса приведения механизма из допустимых его значений рекомендуется выполнять с применением компромиссного выбора рационального значения радиуса приведения, удовлетворяющего выполнению всех рассматриваемых условий. Рациональные параметры электромеханического модуля выбраны при вариации значения радиуса приведения двигателя с учетом критерия минимизации суммарного максимального момента двигателя, что обеспечило компромиссный выбор требуемых параметров электромеханического модуля. Для создания перспективного сбалансированного манипулятора рекомендовано применять высокоскоростные синхронные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.
Бесплатно
Мобильные ветро-солнечные электростанции: состояние, перспективы и особенности проектирования
Статья научная
Статья посвящена исследованию перспектив применения мобильных ветро-солнечных электростанций для электроснабжения автономных потребителей электроэнергии, удаленных от внешней энергетической системы. Рассматриваются преимущества, недостатки, основные энергетические параметры, особенности работы известных технических решений мобильных электростанций, а также факторы, влияющие на выбор возобновляемых источников электроэнергии, и требования современных автономных потребителей к качеству электроэнергии. Раскрыты направления улучшения эксплуатационно-технических характеристик мобильных ветро-солнечных электростанций и приведены технико-экономические показатели станций, выполненные на современной элементной базе.
Бесплатно
Моделирование автономной фотоэлектрической системы в программной среде MATLAB Simulink
Статья научная
Показана возможность построения математических моделей любого фотоэлектрического модуля при известных показателях температуры поверхности модуля и солнечной радиации. В результате моделирования получены зависимости вольтамперных характеристик модуля от температуры и солнечной радиации. Разработана математическая имитационная модель автономной фотоэлектрической системы, включающей в себя фотоэлектрические модули, инвертор, LCL-фильтр, однофазный трансформатор и потребитель электрической энергии. Имитационное моделирование выполнено в среде MATLAB Simulink.
Бесплатно
Моделирование вентильно-индукторного электровибропривода
Статья научная
Представлены математические модели вентильно-индукторного двигателя и электронного коммутатора с алгоритмом 90-градусной коммутации фаз двигателя. Проведен междисциплинарный расчет построенных моделей. Результатами моделирования являются графики зависимостей токов в обмотках и напряжений на обмотках электромеханического преобразователя от времени. Разработан и изготовлен экспериментальный образец вентильно-индукторного вибропривода с микропроцессорным управлением, исследования которого подтвердили адекватность моделей.
Бесплатно
