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 синтеза нечеткого регулятора для управления положением электромагнитного клапана выдоха аппарата искусственной вентиляции легких. Предлагается использование несимметричной базы правил, условно состоящей из двух подсистем, отличающихся по принципу формирования управляющего воздействия в зависимости от характера действия нагрузки. Так, в направлении сопротивления движению применяется принцип стартстопного управления как оптимального по быстродействию, для противоположного направления характерно относительно плавное изменение управления с целью устранения значительного по величине перерегулирования. Для функции принадлежности входной переменной регулятора ∆x (ошибка по положению) рекомендуется несимметричное расположение термов относительно центрального, символизирующего смену направления движения. Это позволяет избежать состояния устойчивой колебательности положения рабочего органа клапана. Результаты моделирования разработанной системы управления на базе нечеткой логики показывают высокое качество переходных процессов как по быстродействию, так и по точности позиционирования, что позволяет рекомендовать разработанные принципы синтеза нечеткого регулятора для управления объектами, по принципу действия схожими с рассматриваемым электромагнитным клапаном выдоха.
Бесплатно
Новая система топливоподачи для дизельного двигателя
Краткое сообщение
Рассматривается устройство подачи топлива для дизельных двигателей с гидромеханическим управлением. Показано, что такие системы топливоподачи близки по быстродействию к системам с пьезоэлементами и имеют возможность регулировать длительность впрысков. Предлагаемые системы топливоподачи могут стать альтернативой электрогидравлическим и пьезоэлектрическим форсункам.
Бесплатно
Новый алгоритм технического диагностирования гребных электродвигателей
Статья научная
Показано одно из направлений, определяющих повышение качества контроля и диагностики технического состояния электрооборудования судов. Рассматривается новый алгоритм диагностирования технического состояния гребных электродвигателей, основанный на представлении гребного электродвигателя изменяющимся объектом, эксплуатация которого заключается в трансформации структуры объекта под влиянием различных факторов. Определены параметры диагностирования гребных электродвигателей. Созданы функциональная и математическая модели диагностирования гребных электродвигателей. Разработанный алгоритм диагностирования гребного электродвигателя позволяет обнаруживать неисправности с заданной глубиной диагностирования. Данный алгоритм можно использовать в составе экспертных систем контроля технического состояния судовых электроэнергетических установок. Предложен комплексный подход к построению алгоритма технического диагностирования гребных электродвигателей на основе логической модели диагностирования. Отличительной особенностью и новизной предлагаемого алгоритма диагностирования гребного электродвигателя является то, что он позволяет учитывать взаимное влияние диагностических признаков на состояние объекта и с единых методологических позиций оценивать техническое состояние любого гребного электродвигателя.
Бесплатно
Новый рабочий цикл двухкатушечной синхронной электромагнитной машины с инерционным реверсом бойка
Статья научная
При разработке новых виброударных технологий в промышленности широкое практическое применение получили импульсные электромагнитные машины ударного действия, для которых синхронная частота механических колебаний бойка равна или кратна частоте питающей сети. Актуальность исследований обусловлена необходимостью повышения энергии удара и снижения влияния работы импульсной линейной электромагнитной машины на питающую однофазную сеть промышленной частоты. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является разработка новых рабочих циклов электромагнитных машин и реализация новых алгоритмов управления. В качестве базовой конструкции машины рассматривается усовершенствованный вариант двухкатушечной синхронной электромагнитной машины ударного действия, предусматривающий разгон ударной массы бойка электромагнитными силами в прямом и обратном направлении за время, равное длительности одного периода напряжения. На примере двухкатушечной синхронной электромагнитной машины ударного действия с инерционным реверсом бойка рассмотрен новый рабочий цикл и реализован на уровне изобретения новый способ управления, позволяющий уменьшить влияние работы электропривода на питающую сеть. На основе баланса энергий электромеханической системы рассмотрен процесс энергопреобразования за полный рабочий цикл, учитывающий взаимодействие между всеми элементами конструкции ударного узла. Реализация нового способа управления, в сравнении с известным способом, обеспечивает снижение амплитуды тока, и уменьшение влияния работы импульсной электромагнитной машины на питающую сеть за счет подачи на катушки трех полуволн напряжения в течение времени рабочего цикла.
Бесплатно
О возможности использования токов утечки для оценки состояния изоляции асинхронного двигателя
Статья научная
Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения надежности и снижения аварийности асинхронных электроприводов из-за выхода из строя обмотки статора. Целью исследований является выяснение возможностей использования емкостных токов утечки как индикатора состояния изоляции обмотки статора асинхронного двигателя. В работе представлены некоторые результаты исследования токов утечки изоляции обмотки статора, генерируемых прямоугольными импульсами напряжения с частотами 100-2000 Гц. Исследовалась возможность регистрации параметров тока утечки и зависимость этих параметров от амплитуды и частоты импульсов напряжения с целью использования этой информации для определения текущего состояния изоляции. Показано, что при использовании прямоугольных импульсов напряжения можно получить достаточно большие величины токов утечки, что упрощает работу с ними. При этом возможно использование сравнительно простого и дешевого оборудования. Однако для надежного определения амплитуды пиков тока утечки необходим весьма длинный период измерения с большим количеством прошедших импульсов либо оборудование, обеспечивающее весьма высокую разрешающую способность (интервал дискретности порядка 10-6 с и меньше). Вместе с тем использованное в проведенных экспериментах оборудование позволяет выделить информационную составляющую, касающуюся эффективных значений емкостных токов утечки, что может быть использовано в целях диагностики состояния изоляции.
Бесплатно
О возможности получения энергии при электрических разрядах
Статья научная
Описана экспериментальная установка и результаты исследования возможности получения тепловой и электрической энергии при электрических разрядах большой мощности в водно-солевых растворах.
Бесплатно
О двух методах вычисления трапециевидной характеристики устройства АЛАР на основе равномерных данных
Статья научная
В работе представлены два метода вычисления характеристики устройства АЛАР в форме трапеции. В качестве исходных данных используются годографы асинхронного режима, представляющие собой массивы значений активного и реактивного сопротивлений, вычисленные с фиксированным шагом по времени. Первый метод основан на постепенном увеличении размеров характеристики с сохранением пропорций чувствительного и грубого органов характеристики. Основания трапеции вытягиваются до тех пор, пока автоматикой не будут зафиксированы все исходные годографы. Второй метод основан на сужении грубого органа характеристики с сохранением начального размера чувствительного органа. Оба метода являются итеративными, выполняющими совокупность однотипных операций, ориентированных на вычисление характеристики минимального размера с соблюдением требований, предъявляемых к устройствам АЛАР. Основной упор в процессе вычисления характеристики делается на соблюдение условий фиксации асинхронных режимов и чувствительности устройства АЛАР. Методы реализованы в виде программы, с помощью которой проведен вычислительный эксперимент на реальных данных. Эксперимент показал эффективность представленных методов при расчете уставок автоматики. Эти методы могут быть использованы специалистами по электрическим режимам при настройке устройств АЛАР с трапециевидной характеристикой.
Бесплатно
О жизненном цикле солнечных электростанций
Краткое сообщение
Тенденции развития гелиоэнергетики показывают, что ввод мощностей солнечных электростанций непрерывно растет. Для определения эффективности работы таких станций предлагается провести оценку их жизненного цикла с точки зрения энергетики и экологии. Установлено, что наряду с несомненными экологическими преимуществами таких станций при преобразовании солнечной энергии в электрическую существует проблема утилизации солнечных модулей, технология которой связана с дополнительными выбросами загрязняющих веществ. Данное обстоятельство требует отдельного исследования при оценке жизненного цикла солнечных электростанций.
Бесплатно
О методах оптимизации режимов работы электроэнергетических систем и сетей
Статья научная
Работа посвящена обзору методов оптимизации, применяемых для повышения эффективности режимов электроэнергетических систем и систем электроснабжения с собственными источниками электрической и тепловой энергии. Рассмотрены работы В.А. Веникова, В.С. Хачатряна, П.И. Бартоломея, Д.А. Арзамасцева, В.М. Горнштейна и др., посвященные расчету оптимальных режимов электроэнергетических систем. Приведены основные оптимизационные задачи, возникающие в условиях электроэнергетических систем, такие как определение оптимального распределения активных и реактивных мощностей между генераторами электростанций; оптимизация режимов систем по потерям активной мощности, напряжению, по реактивной мощности; определение оптимального состава рабочего оборудования. Рассмотрены способы решения поставленных задач с использованием существующих математических методов оптимизации, адаптированных к условиям объектов электроэнергетики. Дан вывод о том, что подходы к решению оптимизационных задач ориентированы на управление режимами электроэнергетических систем и сравнительно немного исследований проведено в условиях промышленных систем электроснабжения.
Бесплатно
О методике построения карты напряженности электрического поля вдоль ВЛЭП 500 кВ
Краткое сообщение
Приведены методы построения карт распределения напряженности электрического поля вдоль воздушной линии электропередачи напряжением 500 кВ. Рассмотрены преимущества и недостатка данных методов.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы со стороны исследователей возрос интерес к управлению смачиваемостью металлических поверхностей различными жидкостями в связи с широким спектром областей применения. В частности, применение гидрофобных функциональных поверхностей в теплоэнергетических установках и системах способствует повышению их эффективности и надежности. Несмотря на огромное количество существующих способов гидрофобизации металлических поверхностей, мировым научным сообществом был предложен и интенсивно развивается способ, основанный на текстурировании микро-/ наномасштабного рельефа с использованием лазерного оборудования (лазерная абляция). В данной работе было проведено исследование по определению влияния модификации латунных поверхностей с использованием лазерного оборудования на геометрические параметры текстурируемого рельефа и свойства смачиваемости, на основе результатов которого была предложена математическая модель прогнозирования смачиваемости.
Бесплатно
О несовершенстве терминологии в области развития объектов электроэнергетики
Статья научная
В нормативной документации в области электроэнергетики встречаются такие термины, как «техническое перевооружение», «реконструкция», «расширение», «модернизация», «ремонт» и «эксплуатация». Часть из них можно легко детерминировать, однако специфические отличия некоторых требуют более глубокого изучения регулирующих документов как технической, так и юридической, бухгалтерской и налоговой направленности. При этом неправильное употребление этих терминов может приводить к проблемам как при отраслевой деятельности, так и в смежных областях, и быть прецедентами в судебной практике. Для установления различий между обозначенными терминами в статье приведен разбор нормативных документов, проанализированы используемые в них понятия, раскрывающие смысл и область применения терминов, установлены семантические связи между ними, разобраны случаи практического применения. Даны рекомендации по использованию каждого из названных терминов, сделан вывод о необходимости совершенствования существующей нормативной и методологической базы, касающейся развития объектов электроэнергетики.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен новый принцип построения замкнутого интегрирующего аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с бестактовым поразрядным уравновешиванием со встроенным в замкнутый контур АЦП цифроаналоговым преобразователем (ЦАП). Приведены структурная схема и временные диаграммы. Дан анализ статических и динамических характеристик, а также представлены результаты экспериментальных исследований. Показано, что применение интегратора позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость, надежность устройства, а бестактовое поразрядное управление - высокое быстродействие по сравнению с интегрирующими АЦП.
Бесплатно
Статья научная
Одной из часто возникающих причин вынужденного простоя технологического оборудования и аварийных ситуаций на промышленных объектах является пробой изоляции электрических машин, возникающий по причине тяжелых условий их эксплуатации, когда частые пуско-тормозные режимы работы электроприводов приводят к интенсивному снижению электрической прочности изоляции обмоток электродвигателя. В немалой степени этим процессам способствует дискретный (импульсный) характер выходного напряжения силовых вентильных преобразователей (тиристорные преобразователи, автономные и ведомые сетью преобразователи частоты и т. д.), формирующих высокочастотные гармоники, вносящих свою долю в нагрев электрической машины и, следовательно, в снижение сопротивления изоляции электрической машины. Одной из причин пробоя изоляции электродвигателей являются также резкие перепады температуры и влажности окружающей среды, возникающие во многих производственных помещениях.В статье рассматривается принцип построения индикатора комплексного сопротивления изоляции электрических машин и другого электротехнического оборудования.Индикатор сопротивления ИС представляет собой автоколебательную систему, выходной сигнал которой является тестовым сигналом, подаваемым на контролируемый объект. Отклик этого объекта воздействует на постоянную времени интегратора автоколебательного каскада ИС, изменяя частоту его выходных импульсов. Затем частотно-модулированный сигнал подается на двоичный счетчик, где накапливается число, пропорциональное величине сопротивления контролируемой цепи. По завершении цикла преобразования, задаваемого внешним генератором тактовых импульсов, данные переносятся в регистр памяти, счетчик обнуляется и цикл преобразования повторяется.
Бесплатно
О расчете параметров двухмассовой термодинамической модели асинхронного двигателя
Статья научная
Обоснована практическая необходимость использования простых двухмассовых термодинамических моделей асинхронных двигателей в электроприводе для оценки теплового состояния обмотки статора и применения в устройствах тепловой защиты. Получено математическое описание термодинамической модели, в которой обмотка статора выделена в отдельный узел (первая масса), а остальная часть двигателя представляет собой второй узел. На основе этого описания сформирована система уравнений, устанавливающая взаимосвязи между параметрами двухмассовой термодинамической модели. Выполнен анализ этой системы уравнений и установлены соотношения величин входящих в нее параметров. Показано, что для закрытых асинхронных двигателей отношение среднего значения установившегося превышения температуры второй массы при работе в номинальном режиме к превышению температуры обмотки статора находится в сравнительно узком диапазоне от 0,75 до 0,85. На основе проведенного анализа решена задача получения простых аналитических соотношений, позволяющих рассчитать тепловые проводимости двухмассовой термодинамической модели асинхронных двигателей закрытого исполнения с привлечением минимального объема информации о внутренних параметрах двигателя.
Бесплатно
О риске вредного воздействия на человека электромагнитных полей электрических установок
Статья научная
Рассматриваются основные проблемы оценки риска воздействия электромагнитных полей специальных электроустановок электрической тяги железнодорожного транспорта на персонал. Предлагается совместное воздействие электромагнитных полей разного рода тока и частоты рассматривать в виде особого вредного фактора «миксЭМП». Рассматриваются пути эффективного нормирования и защиты персонала от воздействия вредного производственного фактора.
Бесплатно
О сжигании распыленного жидкого топлива
Краткое сообщение
На основе кинетического уравнения и полученной скорости горения одиночной капли определены текущая и начальная функции распределения частиц по радиусам для автомодельного режима горения. Скорость горения капли получена для случая кондуктивного подвода теплоты к поверхности капли от фронта горения. Получено выражение для расчета доли несгоревшего к текущему моменту времени топлива, необходимое для расчетов горения полидисперсных систем капель.
Бесплатно
Статья научная
Представлено исследование преимуществ и недостатков магнитной левитации ротора ветроэнергетической установки. В мировом научном сообществе представлено много исследований об использовании магнитной левитации роторов ветроэнергетических установок. Однако наблюдаются не только преимущества, но и некоторые отрицательные стороны «магнитного подшипника» в ветроэнергетических установках, что приводит к вопросу о целесообразности применения данного технического решения. Авторами выявлены основания повышенного внимания к магнитной левитации ветроколеса и проанализированы основные подходы к проектированию. Работа включает в себя расчет магнитной опоры и оценку стоимости вертикально-осевой ветроэнергетической установки с магнитным подшипником ротора. Результаты исследования показали, что экономическая эффективность этого подхода крайне низка и не оправдана для использования в коммерческих продуктах.
Бесплатно
Об оптимальном управлении тепловым режимом зданий
Статья научная
Рассмотрена задача оптимального управления тепловым режимом здания в нерабочее время. Найден алгоритм оптимального управления режимом прерывистого отопления. Разработан метод построения конкретных графиков подачи теплоты для выбранных зданий, оценена экономическая эффективность оптимального управления в условиях как централизованного, так и автономного теплоснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Повреждения подшипников вносят существенный вклад в статистику выхода из строя асинхронных электродвигателей. Зачастую для детектирования этого типа повреждений используют информацию о вибрации двигателя. Однако получение такой информации требует специального оборудования (внешних датчиков) и возникают сложности с использованием такого подхода в механизмах, работа которых сопровождается повышенным уровнем вибраций технологического характера. Методы детектирования неисправностей, основанные на анализе тока статора, позволяют избежать этих недостатков. В настоящее время существует много подходов к решению этой задачи с использованием достаточно сложных методов. Вместе с тем представляет интерес и применение сравнительно простых методов, пригодных для использования онлайн. В работе анализируется возможность использования для детектирования повреждения подшипников простейшего порогового подхода, основанного на использовании информации о токе статора с применением вейвлет-анализа для первичной обработки сигнала. Показана возможность обнаружения неисправности подшипников на основе анализа изменений среднеквадратичного отклонения сигнала тока статора при появлении неисправности. Рассмотрены особенности выбора величины порогового значения среднеквадратичного отклонения и показано, что пороговый уровень срабатывания системы распознавания неисправности необходимо устанавливать существенно большим, чем следует из критерия «трех сигм», чтобы избежать ложного срабатывания алгоритма распознавания этой ситуации.
Бесплатно
