Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 761
Статья научная
Предложен метод оптимизации, который позволил увеличить удельные показатели синхронных реактивных и индукторных электрических машин (удельный момент, КПД, коэффициент мощности) до теоретически возможного предела как при номинальной нагрузке, так и в зоне четырехкратной перегрузки по фазному току. Показано, что удельный момент на единицу массы при равных потерях и тепловых состояниях синхронных реактивных и индукторных электрических машин в сравнении с аналогичным показателем асинхронного двигателя в номинальном режиме лежит в диапазоне от -5 до 75 %, в режиме 4-кратной перегрузки по току - в диапазоне от -36 до 66 %. Показатели по действующему и максимальному напряжениям для электрических машин рассматриваемого класса, чья скорость ротора сопоставима с аналогичным показателем асинхронного двигателя, выше на 10-45 %. Это следует учитывать при проектировании для них электрического преобразователя, заложив соответствующие запасы по напряжению. Показано, что по величине показателей отношения момента к действующему и максимальному напряжениям синхронные реактивные и индукторные электрические машины превосходят асинхронный двигатель до 3-6 крат. Предложен критерий оптимизации, равный отношению электромагнитного момента к действующему значению индукции в зазоре, который позволит, используя конечно-элементные модели и рассмотренный в статье метод оптимизации, получить оптимальные с точки зрения электробезопасности и потерь в стали синхронные реактивные и индукторные электрические машины.
Бесплатно
Статья научная
Существующие методики дистанционного определения места повреждения (ОМП) при однофазных коротких замыканиях эффективны для линий большой протяженности и неприменимы в системах промышленного электроснабжения, характеризующихся сравнительно короткими линиями электропередачи напряжением 110 и 220 кВ. В связи с этим авторами разработана методика ОМП, позволяющая дистанционно определять место возникновения однофазного короткого замыкания на линиях малой длины (от 0,7 км). Для реализации предложенной методики авторами разработаны математические модели линий электропередачи различной конфигурации и алгоритм расчета режима короткого замыкания в произвольной точке линии, основанный на использовании сочетания методов последовательного эквивалентирования и симметричных составляющих. Математические модели линий учитывают не только число и марку проводов и тросов, но и их взаимное расположение и высоту подвеса. Разработанные модели и алгоритмы реализованы в программном модуле КАТРАН-ОМП. Оценка погрешности разработанной методики проведена в условиях системы электроснабжения действующего промышленного предприятия. Данная оценка показала, что погрешность находится в пределах 700 м, что является удовлетворительным результатом для дистанционного ОМП при однофазном коротком замыкании на линиях 110-220 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия.
Бесплатно
Методика инженерного расчета вентильных электрических машин с аксиальным магнитным потоком
Статья научная
Описывается инженерная методика расчета аксиальных машин с сегментными магнитами и трапецеидальными катушками. В основу методики легли номограммы по выбору основных размеров, рассчитанные с применением специального программного комплекса, разработанного на кафедре электромеханики и электромеханических систем ЮУрГУ. Зависимыми переменными, однозначно определяющими геометрию модели, являются: наружный диаметр, внутренний диаметр, высота активного слоя, высота магнита, число пар полюсов. Остальные размеры являются зависимыми от основных размеров или определяются технологией изготовления. Разработанная методика расчета ВМАП позволяет проводить оперативную оценку конструкций, что уменьшает время разработки изделия.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведено описание усовершенствованной методики оценки технического эффекта при изменении электрических режимов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь. Одними из основных показателей эффективности работы данных агрегатов являются удельный расход электроэнергии и удельный расход электродов. В представленных исследованиях показано, что при изменении электрических режимов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь вследствие изменения параметров системы управления электрическими режимами или замены системы управления на новую, прямое сопоставление значений удельного расхода электроэнергии и удельного расхода электродов в сравниваемых периодах времени является некорректным из-за возможного влияния множественных производственных и технологических факторов. В отличие от существующих методик, основанных на прямом сравнении показателей работы электродуговых печей, в предлагаемой методике осуществляется учет влияния основных технологических факторов, которые могут иметь неодинаковые значения в анализируемых периодах. В новой методике используются методы статистического и корреляционного анализа выборок временных, электрических и технологических параметров дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь для двух анализируемых периодов - гарантийного и предгарантийного. На основании анализа средних значений факторов нескольких выборок определяется, какой из двух периодов являлся более тяжелым с точки зрения достижения технического эффекта по экономии электроэнергии и электродов, после чего осуществляется приведение технического эффекта к наиболее тяжелым условиям. Разработанная методика может быть использована для уточнённой оценки эффективности работы дуговых печей после изменения настроек действующих систем автоматического управления электрическими режимами или при заменах старых систем управления.
Бесплатно
Методика оценки полезного отпуска в сеть 0,4 кВ
Краткое сообщение
Разработана методика для определения прогнозируемого месячного отпуска электроэнергии по учетным группам потребителей 0,4 кВ, не имеющим технических средств контроля, основанная на использовании характерных графиков, замеров в зимний максимум и коэффициента сезонного изменения.
Бесплатно
Методика оценки ресурса изоляции в условиях эксплуатации кабельных линий напряжением 6(10) кВ
Краткое сообщение
Приведены методика и математическая модель сбора, анализа, прогнозирования информации об эксплуатации кабельных линий 6(10) кВ, разработанная на основе статистического анализа состояния изоляции силовых кабельных линий (КЛ) городских электрических сетей.
Бесплатно
Статья научная
На примере схем городских кабельных сетей 6(10) кВ с разными токами КЗ, типами применяемых защит определены зоны неселективности и резервирования отходящих КЛ, РП, РТП. Разработан алгоритм поиска повреждений, позволяющий снизить пребывание персонала в электроопасных зонах. Оценён с применением разработанной модели в ANSYS тепловой режим работы изоляции в зависимости от уставок РЗиА.
Бесплатно
Методика оценки эффективности внедрения источников распределенной генерации
Статья научная
Рассматривается вопрос об оценке технико-экономической эффективности установки объектов распределенной генерации в условиях действующих или проектируемых систем электроснабжения. Алгоритм расчета адаптирован к программно-вычислительному комплексу КАТРАН-OptActivePower и позволяет на основании технико-экономических моделей генераторов, заданной конфигурации электрической сети и параметров ее оборудования определять основные показатели эффективности: затраты на потери мощности в сети, суммарные затраты с учетом издержек на обслуживание и ремонт, капитальные вложения в оборудование. Эффективность внедрения источников энергии оценивается путем сравнения затрат на выработку и передачу мощности в сети без дополнительных источников с затратами, полученными в результате установки источников, при этом считается, что срок окупаемости установки составляет 8 лет. При расчетах учитываются технологические особенности работы генераторов. В статье приведен пример оценки эффективности установки генераторов в условиях действующей системы электроснабжения.
Бесплатно
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
