Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 812
Статья научная
Рассмотрена задача точного определения потерь энергии в электрических сетях. Для обеспечения указанной цели при существующем характере разнородности нагрузок в сетях приведены их представления в виде произведения средних значений соответствующих режимных параметров(мощностей, токов) за период Т и функций времени, средние значения которых на отрезке времени (0,Т) равны единице. Показано получение универсальной модели, характеризующей узловые режимные параметры в пространстве ортогонального базиса. Предложены математические модели определения потерь электрической энергии на базе эффективного подхода, использующего коэффициенты распределения. Достоинства применения матриц коэффициентов распределения при различных режимных параметрах (узловых мощностях, токах) для развития теории методов определения потерь электроэнергии заключаются в ее универсальности как матрицы обобщенных параметров, формирование которой возможно с использованием других матриц - узловых сопротивлений, контурных проводимостей, а также элементов теории графов, численных методов и др. Применение данных моделей позволяет заменить доминирующие до настоящего времени громоздкие способы и методы учета потерь мощности и энергии, базирующиеся на сложных итерационных процедурах, на более простые алгоритмически и точные. По результатам анализа данных, полученных при значимых нагрузках узлов схемы сети, определение потерь электроэнергии в пространстве ортогонализации базиса задачи является точным и не имеет методической погрешности, что подтвердилось расчетом суммирования потерь на часовых ступенях графиков узловых режимных параметров схемы электрической сети.
Бесплатно
Моделирование процесса намотки полосы на моталку стана холодной прокатки
Статья научная
В работе анализируются динамические свойства сложной многодвигательной электромеханической системы «клеть - полоса - моталка» для стана 630 холодной прокатки. На этом стане технологическими режимами предусматриваются значительные изменения скорости во время прокатки. Применяемые системы косвенного регулирования натяжения полосы при намотке на моталку для повышения точности регулирования должны предусматривать узлы компенсации динамического тока привода моталки. На точность регулирования в таких станах оказывают влияние механические потери в приводе, которые при изменении скорости существенно меняются по нелинейной зависимости в зависимости от скорости. Это также требует применения дополнительного узла компенсации потерь. От точности настройки указанных узлов зависит точность регулирования натяжения полосы. Система имеет сложную многодвигательную структуру. Указанные обстоятельства требуют для анализа работы таких систем применять методы моделирования. Разработана модель указанной сложной многодвигательной системы, которая имеет широкие возможности для исследования и настройки узлов системы регулирования в различных режимах.
Бесплатно
Моделирование процесса пуска двигателя внутреннего сгорания электрическими стартером
Статья научная
Составлена и описана совокупность моделей технических устройств и систем управления, необходимая для оценки инженерных задач, которые требуют решения при обновлении существующих систем электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) для дизель-поездов, танков, БМП, судов, мощностью от 0,3 до 1 МВт. Итоговые рекомендации сформулированы в рамках целевой установки на замену стартер-генератора синхронной машиной с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ) и исключение редуктора. Основными затруднениями названы - ограничение прокачиваемой через СДПМ мощности (преодолеваемое комбинированием способов питания секций статора) и момент сопротивления газовых сил двух первых тактов прокручивания коленчатого вала ДВС.
Бесплатно
Моделирование пуско-тормозных режимов электропривода машины центробежного литья валков
Статья научная
С учетом требований к электроприводу машины центробежного литья валков предложен вариант его реализации на основе двухдвигательной системы тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель. Создана электромеханическая модель системы, на которой проведены исследования процессов пуска и торможения с учетом теплового состояния обмоток двигателей.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты математического моделирования работы бездатчиковой системы управления электропривода на базе зависимого инвертора напряжения с управлением по фазе тока и фазовой автоподстройкой частоты при питании асинхронизированного вентильного электродвигателя в режиме упора. В статье представлена разработанная модель данного электропривода в системе математического моделирования MATLAB. Модель преобразователя частоты возбуждения, которая поддерживает номинальное значение тока ротора и постоянную частоту возбуждения 15 Гц. Со стороны статора (якоря) преобразователь частоты синхронизируется по фазе тока с применением блока автоподстройки частоты и задает угол сдвига фаз между током и напряжением якоря. Представлена базовая система уравнений, описывающая режимы работы асинхронизированного вентильного двигателя, а также выражение электромагнитного момента в режиме упора. Показан электромагнитный момент на валу двигателя получившийся в результате математического моделирования режима упора асинхронизированного вентильного двигателя при номинальных токах, частоте ротора 15 Гц при этом сдвиг фаз между током и напряжением якоря составляет 20 электрических градусов.
Бесплатно
Моделирование системы тиристорного самовозбуждения синхронного генератора в пакете Maple
Краткое сообщение
Представлена математическая модель системы тиристорного самовозбуждения синхронного генератора. Рассмотрена методика преобразования дифференциальных уравнений для решения их в пакете Maple.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты математического моделирования статического тиристорного компенсатора (СТК) в среде Matlab. Представлена структура модели системы электроснабжения, включающая в себя сетевой трансформатор, реактор, печной трансформатор, дуговую сталеплавильную печь (ДСП) и СТК. Отличительной особенностью представленной модели является использование блока, моделирующего сетевой трансформатор, что позволяет учесть влияние режимов работы ДСП на показатели сети электроснабжения. Предложенная модель СТК выполнена наращиваемой по числу используемых фильтрокомпенсирующих цепей и тиристорно-реакторных групп. Приведены графики, иллюстрирующие работу основных узлов системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается методика моделирования суточных графиков активных и реактивных нагрузок участков распределительных сетей напряжением 6-10 кВ с использованием следующего набора исходных данных: - приводимых в справочной литературе типовых суточных графиков активной и реактивной мощности потребителей, получающих питание через соответствующие участки сетей; - данных энергосбытовой организации об отпуске электроэнергии абонентам за расчетный месяц; - параметров сетей и паспортных данных силовых трансформаторов; - сведений о типах абонентов, подключенных к каждому силовому трансформатору; - степени неравномерности потребления электроэнергии абонентами в различные характерные сутки расчетного месяца. Приближение среднечасовых значений активной и реактивной мощностей к их реальным значениям при использовании рассматриваемой методики достигается за счет учета неравномерности энергопотребления, как в течение суток, так и в рабочие и выходные дни недели.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты экспериментального исследования по оценке изменения параметров частичных разрядов на действующих кабельных линиях 6 (10) кВ с бумажной пропитанной изоляцией. Представлены примеры вариации параметров частичных разрядов и диаграмм распределения частичных разрядов по фазе и амплитуде с учётом климатических условий и режимов работы кабельной линии с бумажной пропитанной изоляцией. Рассмотрены вопросы математического моделирования эквивалентных схем замещения диэлектрика по оценке параметров частичных разрядов в изоляции кабельных линий 6 (10) кВ с учётом режимов работы в условиях городских электрических сетей. Разработана виртуальная имитационная модель, на основе схем замещения изоляции, для оценки изменения параметров частичных разрядов при влиянии дефектов в диэлектрике друг на друга с учётом ранее установленных экспериментальных данных.
Бесплатно
Моделирование усовершенствованной автоматики ограничения перегрузки оборудования
Статья научная
Существующие методы и средства противоаварийного управления не всегда обеспечивают необходимый уровень надежности. Поэтому разработка новых и совершенствование существующих средств противоаварийного управления с целью повышения надежности электрических систем и сетей является актуальной задачей. Одним из наиболее экономически эффективных методов является совершенствование и разработка новых алгоритмов работы средств противоаварийной автоматики. Основной трудностью является сложность учета и моделирования всех протекающих процессов. Однако в настоящее время имеется специализированное программное обеспечение для моделирования энергосистем с большой точностью. В данной работе предложен метод оценки необходимости усовершенствования противоаварийной автоматики. Приведено общее описание метода, а также пример его использования для оценки необходимости усовершенствования противоаварийной автоматики. Для оценки метода в программных комплексах PSCAD и RastrWin3 реализованы электрические сети 110 кВ, 220кВ, 500 кВ. Выполнен анализ режимов работы рассматриваемой электрической сети, а также проведено исследование адекватности работы автоматики ограничения перегрузки оборудования (АОПО). Усовершенствован существующий алгоритм работы АОПО, позволяющий исключить возможность отключения потребителей при аварийных событиях. Анализ результатов моделирования и расчета показывает эффективность предложенного метода и перспективность для обнаружения и выявления недостаточной эффективности противоаварийной автоматики.
Бесплатно
Статья научная
В пакете MATLAB 7.5 разработана модель и осуществлено моделирование электромагнитных процессов в компенсированном выпрямительном агрегате с пятой и седьмой гармониками напряжения на конденсаторах и обратной связью в виде АИН с синусоидальной ШИМ. Для улучшения формы выходного напряжения АИН, используемого для регулирования выпрямленного напряжения агрегата, применен низкочастотный фильтр.
Бесплатно
Краткое сообщение
В среде MATLAB/SIMULINK представлена полная модель межсистемной компенсированной ЛЭП постоянного тока с двенадцатифазными выпрямителем и инвертором, работающими в режимах с одноступенчатой искусственной коммутацией тиристоров. В общем случае примыкающие энергосистемы имеют разную частоту напряжения. Разработанная модель позволяет исследовать как квазиустановившиеся, так и переходные (рабочие и аварийные) процессы в комплексе. Показана возможность работы выпрямительной и инверторной подстанций как в зоне потребления, так и в зоне генерирования реактивной мощности, приведены спектральные характеристики токов и напряжений, описан аварийный режим при опрокидывании инвертора на инверторной подстанции. В более простом частном случае модель отвечает некомпенсированной ЛЭП.
Бесплатно
Моделирование электропривода активного прицепа
Статья научная
Выполнено математическое моделирование электропривода активного прицепа. Модель описывает механическое и электромеханическое преобразование энергии. В качестве системы управления электроприводом выбрана классическая схема подчиненного регулирования. Электропривод выполнен как многоконтурная система регулирования, которая содержит контур регулирования фазных токов статора, момента двигателя и скорости. Модель учитывает нелинейность кривой намагничивания стали, из которой выполнен двигатель. Рассмотрены режимы разгона электропривода, пробуксовки и юза колес.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности расчета электротепловых процессов в сильноточном вентильном преобразователе системы самовозбуждения синхронного генератора при форсировке коротких замыканий в энергосистеме. Даны выражения для математической модели, рассчитывающей мгновенные значения температур нагрева полупроводниковых структур вентилей преобразователя на основе анализа электромагнитных переходных процессов в синхронном генераторе.
Бесплатно
Модель ветрогенератора ВЭУ-3 в пакете MATLAB
Краткое сообщение
Приведены характеристики ветровой мощности ротора ветроэнергетической установки, характеристики генератора, проведено сравнение характеристик производительности предлагаемой математической модели и протестированного образца.
Бесплатно
Модель и методика теплового расчета топок с жидким шлакоудалением
Статья научная
Представлена теплофизическая модель топочного устройства с жидким шлакоудалением и методика ее теплового расчета 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. 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 топлива.
Бесплатно
Наблюдатель упругого момента двухмассовой электромеханической системы
Статья научная
Для снижения аварийности и повышения ресурса электромеханических систем с ударным изменением нагрузки необходим мониторинг упругих моментов в механических передачах. Эта задача является актуальной для главных линий клетей станов горячей прокатки. Внедрение систем мониторинга на базе физических измерительных устройств является неэффективным в связи с их сложностью и низкой эксплуатационной надежностью. В качестве альтернативы предлагается относительно простой наблюдатель упругого момента, представляющий собой фрагмент программного обеспечения промышленного контроллера. Представлена структура наблюдателя, показаны его преимущества по сравнению с известными аналогами. На примере электромеханических систем клети толстолистового стана 5000 доказана адекватность измеренных и восстановленных сигналов упругого момента. Обоснован квазиэкспериментальный анализ аварийных режимов, позволяющий выполнять обработку сигналов, сохраненных в виде массивов данных. На основе такого подхода дана оценка динамических моментов в аварийном режиме останова клети с металлом в валках. Подчеркнута целесообразность создания системы онлайн-мониторинга перегрузок шпинделей и методики расчета их ресурса.
Бесплатно
Надежность систем электропривода при внешних импульсных воздействиях
Статья научная
Показан процесс распространения импульсного воздействия для моделирования изменения надёжности системы под влиянием внешнего импульсного возмущения. Для заданной принципиальной схемы привода составлен граф исследуемой системы и проведены результаты численного эксперимента при приложении возмущения к некоторым вершинам графа системы.
Бесплатно
Статья научная
Приведен обзор опубликованных материалов о направлении в конструировании цилиндра высокого давления турбин семейства Т-100/120-130. Теплофикационные турбины типа Т-53/67-8,0, Т-113/145-12,4 предназначены для эксплуатации в составе ПГУ, а турбина типа Т-125/150-12,8 - для замены устаревшихТ-125/150-12,8. В проекте турбины Т-125/150-12,8 впервые при сопловом парораспределении не предусмотрена камера регулирующей ступени. Это позволило получить в расчетах номинального режима относительный внутренний КПД в регулирующем отсеке 85 % и относительный внутренний КПД проточной части ЦВД 88 %. Применение соплового парораспределения предполагает регулярную работу турбины в переменных режимах. Необходимы газодинамические исследования проточной части нового ЦВД в переменных режимах.
Бесплатно
Неминимально-фазовая коррекция цифрового электропривода
Краткое сообщение
Предлагается ввести в состав регулятора скоростного электропривода неустойчивое апериодическое звено. Показано, что использование неминимально-фазовой коррекции обеспечивает подавление колебаний, возникающих при увеличении периода квантования по времени цифрового регулятора скорости.
Бесплатно
