Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 761
Продольное сопротивление одноцепной лэп с двумя грозозащитными тросами в задаче дистанционного ОМП
Статья научная
Одной из наиболее важных задач при дистанционном определении места повреждения в сети 110 кВ и выше является моделирование линий электропередачи с учетом электромагнитного и электростатического взаимодействия их проводящих элементов. Распространенным подходом является использование математических моделей, рекомендованных руководящими указаниями по расчету токов короткого замыкания для релейной защиты. Однако данные модели ЛЭП учитывают среднегеометрическое расстояние между проводами и грозозащитными тросами, а значит, они усредняют величины сопротивлений взаимоиндукции. В случаях, когда провода и тросы расположены несимметрично друг относительно друга, это приводит к завышению сопротивления нулевой последовательности ЛЭП и, как следствие, к занижению величины тока однофазного короткого замыкания. Такая ситуация может сказаться на результатах дистанционного ОМП. Для устранения данного недостатка в статье предложена комбинированная схема замещения одноцепной ЛЭП с двумя грозозащитными тросами, основанная на сочетании методов фазных координат и симметричных составляющих. Приведенная схема замещения ЛЭП позволяет выполнять расчет параметров режима с использованием метода симметричных составляющих и при этом моделировать интересующие для расчета ЛЭП с использованием фазных координат.
Бесплатно
Производство электроэнергии на основе малых гидроэлектростанций
Статья научная
В настоящее время стремительно развивается рынок малых гидроэлектростанций (МГЭС) благодаря значительному росту интереса к малой распределённой энергетике, ее экологичности и выгоде использования возобновляемых ресурсов. Гибкость применения блочно-модульного оборудования на русловых гидроэлектростанциях позволяет выполнять проекты для различных уровней потока воды и гидростатического давления. Максимальная эффективность гидроэнергетических систем преобразования энергии может достигаться с помощью различных подходов в управлении потоком воды. В данной работе демонстрируются пути внедрения инновационных решений по производству электроэнергии на основе гидротурбин с учетом гидростатического напора в конкретном месте реки, c учетом естественных географических особенностей. Система отражена в модели с обеспечением симуляции электростанции, имеющей указанное географическое месторасположение и мощность. Кроме этого, исследования построенной модели показывают, что автономная система является более дешевой, чем расширение существующей магистральной сети. Причем автономная система вырабатывает избыточное количество электроэнергии, которое может быть использовано для покрытия нагрузок или пиков дополнительных потребителей.
Бесплатно
Процессы загрязнения и очистки турбинного масла в системах смазки паровых турбин
Статья научная
Получена зависимость параметров (чистоты, загрязнения и очистки) рабочей жидкости системы смазывания подшипников и регулирования паровой турбины. Фильтры предназначены для очистки путем удаления твердых примесей, которые вредны для масла и машины. Если фильтр хорошо справляется со своей задачей, он удаляет загрязняющие вещества так же быстро, как они проникают в масло. Это называется массовым балансом. Количество частиц, попадающих в масляную систему, равно количеству частиц, улавливаемых фильтром; таким образом достигается стабилизированный и контролируемый уровень чистоты масла. Было проанализировано влияние воздуха, диспергированного в масле, на работу рамных фильтров в системах смазки паровых турбин. Установлено, что при фильтровании аэрированного масла мягкие частицы (пузырьки газа) увеличивают коэффициент отсева твердых загрязнений более чем в 4 раза. Расчеты показывают, что воздух, диспергированный в масле, повышает чистоту фильтрата в системе в 21 раз.
Бесплатно
Прямая и обратная задачи для молниевого разряда: формулировка задач и методы их решения
Статья научная
Исследование молниевых разрядов в настоящее время актуальная задача. Системы обнаружения и исследования молний используются для определения параметров молнии в конкретном регионе. Статистические данные, полученные в результате, важны для дальнейших исследований и для разработки систем защиты от молний. Можно выделить прямую и обратную задачи для молниевого разряда. Прямая задача применима для анализа величин помех, создаваемых молниевыми разрядами. Обратная задача применима для определения параметров молниевого разряда, проектирования приборов для обнаружения молний. В статье рассматриваются данные задачи и их известные решения.
Бесплатно
Пульсации выпрямленной ЭДС вентильного генератора
Статья научная
Рассмотрены способы снижения пульсаций выпрямленного напряжения вентильных генераторов, построенных на базе синхронных электрических машин, широко применяемых в автономных системах электрооборудования. Произведена систематизация понятий, характеризующих пульсации, выявлены величины, позволяющие получить их количественную оценку. Для этого выполнено сравнение вентильных генераторов, различающихся числом фаз и схемой полупроводникового выпрямителя. Процессы выпрямления рассматривались в режиме холостого хода генераторов. В рассмотрение принимались вентильные генераторы с четным и нечетным числом фаз, якорные обмотки которых образованы трехфазными группами. Рассмотрены однополупериодные и двухполупериодные схемы выпрямления. В качестве параметров, характеризующих пульсации, выбраны: относительный размах значений выпрямленной ЭДС, пульсность и коэффициент пульсации схемы выпрямления, определяемые по общепринятым методикам и соотношениям. По результатам проведенного анализа показано, что качество выпрямленного напряжения при двухполупериодных схемах выпрямления зависит как от количества фаз генератора, так и от того, четным или нечетным является их число, в то время как при однополупериодных схемах выпрямления качество выходного напряжения определяется только количеством фаз генератора. Сделано заключение о том, что наилучшие показатели при сравнительно небольшом числе фаз могут быть получены при использовании агрегатированного генератора, обмотка якоря которого разделена на две части, смещенные на 30 эл. град. друг относительно друга и соединенные с раздельными мостовыми выпрямителями, включенными последовательно или параллельно относительно нагрузки. Такой генератор может рассматриваться как один из приемлемых вариантов обеспечения высоких требований по ограничению пульсаций выпрямленного напряжения энергоустановки.
Бесплатно
Статья научная
Наличие пульсаций электромагнитного момента в электроприводе с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения (СРДНВ) объясняется протекающими во времени процессами коммутации токов в статорных обмотках. Максимальное значение пульсаций в разомкнутой схеме для шестифазного двигателя может достигать 20 % от развиваемого электромагнитного момента. Одним из наиболее удобных для анализа процессов в электроприводе с СРДНВ является метод обмоточных функций. Данный метод позволяет произвести расчет амплитуды пульсаций относительно среднего момента, развиваемого электродвигателем для различного числа фаз. Компромиссом с учетом стоимости электропривода, массогабаритных и энергетических показателей по результатам расчета явилась трапецеидальная форма тока при числе фаз, равном шести. При числе фаз, меньшем шести, амплитуда пульсаций значительно увеличивается, что недопустимо. С другой стороны, увеличение числа фаз ведет к увеличению габаритов полупроводникового преобразователя при незначительном снижении амплитуды пульсаций. Для снижения уровня пульсаций электромагнитного момента было рекомендовано создание и использование быстродействующих контуров регулирования тока (КРТ), а также применение гибкой положительной обратной связи по току при коммутации фазных токов. Такое решение позволило получить среднее значение момента, на 10 % большее, чем в системе без коррекции, и ощутимо снизить амплитуду пульсаций электромагнитного момента. Показана возможность эффективной работы электропривода с СРДНВ в аварийных режимах.
Бесплатно
Пусковое устройство дроссельного асинхронного электропривода
Краткое сообщение
Рассмотрены преимущества и недостатки использования индуктивных реостатов в роторной цепи электродвигателя с фазным ротором для обеспечения плавного пуска. Предложена простая схема пускового устройства дроссельного электропривода, обеспечивающая плавный выход с механической характеристики двигателя с дросселем в цепи ротора на естественную механическую характеристику. Представлена функциональная схема разработанного устройства. С помощью диаграмм пояснен принцип работы устройства. Приведены экспериментальные временные диаграммы изменения частоты вращения, тока статора и тока ротора при осуществлении пуска электродвигателя с индуктивным реостатом и новым устройством в роторной цепи.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается состояние топочного оборудования котлов Челябинской ТЭЦ-2. Дается анализ работы топок на газе и угольной пыли при различной степени модификации горелочных устройств. Оцениваются перспективы перехода к системе сжигания топлива с рассредоточенным вводом в топку реагентных потоков
Бесплатно
Развитие частотных методов синтеза электроприводов с синхронными электрическими машинами
Статья научная
Рассматриваются вопросы разработки частотных методов синтеза и анализа процессов контура регулирования момента в синхронных частотно-регулируемых электроприводах.
Бесплатно
Разработка автоматизированного контроллера управления для системы солнечного теплоснабжения
Статья научная
В данной работе разработан автоматизированный контроллер управления для системы солнечного теплоснабжения на базе платформы Mojo v3. Разработанная система работает с помощью 6 датчиков (DS18B20 Dallas), которые позволяют расширить возможность применения платформы. Интегрированная система, использующая датчики Далласа, позволяет контролировать температуру и количество тепла. Система управления и мониторинга реализована на языках VHDL и VERILOG. Разработан алгоритм управления, который активирует библиотеки и константы, подключает модуль часы в реальном времени, активацию температурных датчиков и активацию связи с сервером. Если связь установлена с сервером, тогда сохраняется xml-файл в Ethernet-модуле, считываются температурные данные датчиков и записываются данные о температуре в Ethernet-модуле. Язык XML облегчает обработку данных путем автоматической или ручной интерпретации программ электронных таблиц данных.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований работы электропривода на базе асинхронизированного вентильного двигателя с применением новой цифровой бездатчиковой системы управления для усовершенствования и устранения ряда недостатков ранее известных вариантов систем управления данным типом электропривода. Предложена структура наблюдателя скорости с применением ПИ-регулятора. В отличие от многих известных структур наблюдателей скорости, применяемых в системах управления приводов переменного тока, предложенный наблюдатель не содержит в алгоритмах вычисления скорости параметры базовой машины, которые могут меняться в зависимости от режима работы привода, и отличается лучшими динамическими характеристиками. Приведена оценка точности наблюдения угловой скорости ротора в диапазоне от начальных значений до номинальных.
Бесплатно
Разработка дистанционного мониторинга для систем солнечного теплоснабжения
Статья научная
В данной статье представлен новый способ разработки стационарной системы дистанционного мониторинга для систем солнечного теплоснабжения, которые могут быть применены для обогрева и горячего водоснабжения промышленных и бытовых помещений. Для разработки системы использовалась плата T-Call ESP 32 SIM800L с датчиком BME280, которая может работать в режиме глубокого сна. Плата начинает подключаться к Интернету с помощью тарифного плана SIM-карты. Он публикует показания датчиков на сервер и снова переходит в спящий режим. В нашем примере время сна составляет 60 минут, но можно также легко изменить его в коде. Предложенная система дистанционного мониторинга и управления позволяет повысить эффективность использования систем солнечных коллекторов, используемые для обогрева и горячего водоснабжения промышленных и бытовых помещений.
Бесплатно
Статья научная
Разработка технологий ресурсосбережения существующих источников энергии является одной из приоритетных задач Энергетической стратегии России, которая предусматривает сокращение потерь и снижение затрат на всех стадиях технологического процесса при добыче, подготовке и транспорте природного газа. На сегодняшний день весьма перспективной является утилизация энергии избыточного давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС) с помощью детандерных установок. Решением проблемы отсутствия подогрева газа в детандер-генераторном агрегате (ДГА) может стать схема установки с подогревом за счет применения системы подогрева газа тепловой насосной станции.
Бесплатно
Статья научная
Создание и широкое применение за рубежом интеллектуальных грузоподъемных манипуляторов, позволяющих осуществлять перемещение рабочим, прикладывая усилия непосредственно к грузу, делает актуальным задачу модернизации отечественных манипуляторов, система управления которых построена по принципу регулирования скорости движения груза и имеющая ряд недостатков при их эксплуатации. Осуществление перемещения груза, воздействуя непосредственно на него, может быть реализовано на манипуляторах отечественного производства с применением силокомпенсирующей системы управления. Принцип работы такой системы заключается в компенсации при помощи электродвигателей гравитационных и других сил, препятствующих движению груза, а также в создании и поддержании неизменными в точках подвеса груза усилий, равных его весу. При этом движение груза осуществляется под действием внешних усилий. В результате данной работы обоснована целесообразность применения силокомпенсирующей системы управления. Произведен выбор необходимого оборудования и модернизация манипулятора отечественного производства для перемещения грузов типа ШБМ-150М. Экспериментально определены технические характеристики и функциональные возможности первого отечественного манипулятора ШБМ-150МИ с силокомпенсирующей системой управления.
Бесплатно
Статья научная
Разрабатываемая в данной статье интеллектуальная система диагностики оборудования технологических процессов в топливно-энергетическом комплексе РФ имеет ряд преимуществ перед подобными системами, так как отвечает на ряд вызовов, которые ставит перед ТЭК РФ существующая обстановка. Авторы разработали механизм, архитектуру и цифровой инструментарий для создания интеллектуальных систем диагностики теплоэнергетического оборудования с возможностью распознавания текущего состояния объекта в условиях динамической подачи информации. Провели анализ установки с использованием метода Байеса для оценки состояний объектов системы теплоснабжения, подтвердив применимость этого подхода. Были определены цифровые инструменты, необходимые для функциональности разрабатываемой интеллектуальной системы. Создана архитектура системы принятия решений, а также разработан алгоритм механизма логического вывода нечёткой нейронной сети. В результате разработанная система позволяет формализовать мнения экспертов в количественных метриках, объединять данные с измерительных устройств, проводить диагностическую оценку состояния и предлагать решения. Система обладает высокой достоверностью получаемых данных и позволяет накапливать и сохранять информацию, создавая структурированный массив данных и инженерную онтологию. Разработка и интеграция подобных интеллектуальных систем ориентирована на повышение эффективности и минимизацию ресурсных затрат.
Бесплатно
Разработка лабораторной установки для предупреждения образования льда на модели провода ЛЭП
Статья научная
В статье описана структура устройства для предотвращения образования льда на проводах ЛЭП ударным импульсным способом при боковом типе крепления. Исполнительным механизмом устройства является магнитно-импульсный элетромеханический преобразователь энергии. Он способен обеспечить соответствие параметров удара расчетным значениям в широком диапазоне времен и сил. Это преимущество определило выбор в пользу данного типа исполнительных устройств. Описаны основные функции устройства. На основании этого выделены функциональные блоки и дано их описание. Приведено влияние различных конструктивных параметров деталей устройства на его работоспособность. Сформулированы требования к элементам конструкции. В результате сделан обоснованный выбор при конструировании устройства. Разработана лабораторная установка для предотвращения образования льда на модели провода ЛЭП в уменьшенном масштабе. Описана система измерения колебаний в нескольких точках провода. Приведены результаты экспериментального исследования колебаний провода. Показано соответствие расчетных и экспериментальных значений отклонения провода, что косвенно подтверждает соответствие параметров разработанного устройства расчетным значениям.
Бесплатно
Разработка макета опытного солнечного термального коллектора и исследование его характеристик
Статья научная
Разработан и изготовлен макет опытного солнечного термального коллектора. Разработаны программа и методика проведения испытаний макета опытного солнечного термального коллектора. Разработан и изготовлен стенд для проведения испытаний солнечного термального коллектора. Проведено численное и экспериментальное моделирование гидродинамических и тепловых режимов солнечного термального коллектора.
Бесплатно
Статья научная
Разработана математическая модель, описывающая функционирование установки автономного теплообеспечения и горячего водоснабжения на основе солнечного термального коллектора с системой аккумулирования тепловой энергии, мониторинга и управления тепловыми режимами здания. Проведено моделирование функционирования установки на различных режимах.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность реализации метода бездатчикового определения углового положения ротора. Проанализированы существующие методы бездатчикового контроля углового положения ротора двигателей переменного тока. Представлены общие недостатки ряда бездатчиковых методов. Указано, что одна из главных проблем определения углового положения ротора без использования механического датчика заключается в сложности определения данной величины при нулевой и низкой скорости. Представлена функциональная схема бездатчикового электропривода на основе синхронного двигателя. Рассмотрена взаимосвязь наводимых ЭДС и высокочастотного сигнала напряжения, подаваемого в обмотку возбуждения синхронного двигателя. Осуществлен вывод формулы, описывающей зависимость между угловым положением ротора и фазными ЭДС. Вывод формулы осуществлен на основе системы уравнений Парка - Горева. Реализована структурная схема согласно приведенным зависимостям. Выполнен анализ полученных результатов.
Бесплатно
Статья научная
В рамках данной статьи приведено описание методики выбора оптимальных коэффициентов нелинейного регулятора импеданса в составе системы управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи (ДСП). В качестве объекта исследования была выбрана дуговая сталеплавильная печь шахтного типа ШП-125 (85 МВА) с системой управления электрическим режимом ARCOS и нелинейным ПИ-регулятором импеданса. Детально рассмотрены этапы применения предлагаемой методики на практике для выбранного объекта исследования. Разработана математическая модель системы управления ARCOS с нелинейным ПИ-регулятором импеданса, которая использовалась для оценки текущей настройки системы управления и вывода о необходимости её оптимизации. На основе разработанной методики определены новые значения коэффициентов нелинейного ПИ-регулятора, которые обеспечивают работу контура регулирования импеданса, близкую к техническому оптимуму. Приведены результаты применения усовершенствованных параметров системы управления ARCOS на объекте исследования, рассчитан технический эффект, сделаны научно-обоснованные выводы об эффективности предлагаемых подходов.
Бесплатно
