Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 812
Краткое сообщение
Рассмотрены предельные возможности электроприводов с традиционными конструкциями электрических машин (асинхронный двигатель, синхронные реактивные машины) и нетрадиционными (синхронная реактивная машина независимого возбуждения). Обращается внимание на перспективы использования новых типов машин.
Бесплатно
Предельные характеристики оптико-механических систем со сканированием
Статья научная
Рассмотрен принцип построения оптико-механической системы со сканированием на базе асинх-ронного двигателя, работающего непосредственно в режиме периодического движения за счет фазовой модуляции питающих напряжений. Представлена ее функциональная схема, включающая систему управления электроприводом и оптический коррелятор, позволяющая исключить влияние девиации частоты сети на координатную точность сканатора. Получены аналитические соотношения и определена методика построения предельных характеристик сканирующих систем с учетом кругового электромагнитного поля. Предложено искать предельную характеристику в виде следов на плоскостях, представляющих собой предельные механические, пусковые или характеристики холостого хода.
Бесплатно
Статья научная
Представлен обзор моделей электрических машин, выполненных в программе Jigrein по технологии, предусматривающей итерацию потенциалов в узлах энергоцепей.
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована задача анализа переходных режимов с целью оценки устойчивости в системах электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями. Приведены требования к способам представления машин переменного тока в таких расчетах. Рассмотрены способы представления синхронных и асинхронных машин в задаче анализа устойчивости в режимах параллельной и раздельной работы.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается методика пересчета коэффициентов статических характеристик комплексной нагрузки в узлах электрических сетей 35-220 кВ по полученным экспериментально данным для некоторых узлов сети. Необходимость пересчета статических характеристик нагрузки для близлежащих частей сети возникает из-за проблем с доступом к точкам сетей, принадлежащим частным компаниям, ограничения по количеству сертифицированного измерительного оборудования при проведении активного эксперимента, а также из-за отсутствия технической возможности подключения измерительного оборудования в некоторых местах электрической сети. Для пересчета формируется модель участка электрической сети, в которой используются стандартные модели таких элементов сети, как трансформаторы, токоограничивающие реакторы и линии электропередачи. Эти модели в дальнейшем разделяются на элементарные четырехполюсники (многополюсники), и расчет выполняется последовательно для каждого из них. Приведенная методика является общей и позволяет провести расчет статических характеристик нагрузки в произвольной точке электрической сети по экспериментальным данным в некоторых точках сети.
Бесплатно
Применение вейвлет-анализа для идентификации строения газовых факелов
Статья научная
Изучалась эффективность применения разных методов обработки оптической информации: получены результаты по прямым и закрученным высокотемпературным струям с химическими реакциями. Для создания прямоточных факелов применялась классическая эжекционная горелка с круглым смесительным каналом. Для создания закрученных струй в том же канале размещались специальные аксиальные завихрители с плоскими лопатками. Рассматривались обычно применяемые способы, а также новый подход - применение вейвлет-анализа. Выявлены различия в структуре упомянутых потоков и особенности термомеханики газовых факелов, установленные с помощью разных методик. Делается вывод о том, что не существует какого-либо предпочтительного метода компьютерной идентификации турбулентных структур: каждый из апробированных методов давал новую оригинальную информацию о структурообразовании в факеле.
Бесплатно
Статья научная
Анализируется энергетический потенциал малых рек России и ближнего зарубежья. Сделан вывод о том, что энергоемкость малых рек во много раз превышает этот показатель для крупных рек. Развитие малой гидроэнергетики сдерживается рядом проблем. Это требования экологии, необходимость больших финансовых затрат на создание малых ГЭС, получение качественной электроэнергии при сезонных колебаниях расхода воды. Для преодоления этих противоречий предлагается применить генератор оригинальной конструкции. Рассматриваемая электрическая машина представляет собой генератор погружного типа с комбинированным возбуждением. Он имеет небольшие размеры благодаря использованию мощных постоянных магнитов и обмотку возбуждения для регулирования магнитного потока. Генератор имеет сложную магнитную систему, поэтому для электромагнитного анализа используется программа точного расчета электромагнитного поля на основе метода конечных элементов ANSYS Electronics Desktop. Разработанная цифровая модель генератора показала хорошую сходимость с реальным генератором по основным параметрам и характеристикам. Представлены результаты исследования.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена актуальность применения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в современном мировом энергетическом хозяйстве, приведены сравнительные статистические данные о доле различных источников энергии в генерации электричества. Особое внимание уделено вопросам использования энергии ветра в качестве источника для генерации электрической энергии, а именно представлена статистика по объему и динамике роста установленных мощностей ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире, а также статистика по объему и динамике роста выработанной электроэнергии при помощи ВЭУ в мире. Проанализированы факторы, которые способствовали развитию ветроэнергетической отрасли в странах с наибольшей долей использования ВЭУ в мире. Описаны конструктивные исполнения существующих типов ВЭУ. Сформулирована основная технологическая проблема ветроэнергетики и определен способ решения данной проблемы. Рассмотрены разные типы генераторов для ВЭУ и проанализированы плюсы и минусы использования всех типов электрических машин в качестве генерирующих устройств в ВЭУ. Определен вектор развития ВЭУ в части выбора типа генератора. Показаны отличительные особенности и преимущества применения машины двойного питания для ВЭУ в сравнении с другими типами электрических машин. Приведена информация о существующих генераторах двойного питания в мировой и отечественной промышленности. Представлена принципиально новая подробная конструкция машины двойного питания с установленным на едином валу бесконтактным возбудителем и описаны главные преимущества данного технического решения относительно традиционной конструкции машины двойного питания, которая включает в себя скользящий контакт.
Бесплатно
Применение дифференциального электропривода в автомобильной промышленности
Статья научная
Для повышения безопасности движения электромобиля на трассе необходимо обеспечить высокий темп разгона при движении на высокой скорости для возможности осуществления маневра обгона. Для этого предлагается реализовать электропривод на базе двух двигателей. В статье рассматривается вопрос устойчивости работы системы с двухканальным регулированием скорости автономных электротранспортных средств, где один канал является «высокомоментным» приводом, в котором двигатель подключен через редуктор с понижающим коэффициентом передачи, а второй канал - «высокоскоростным», в котором аналогичный по габаритам двигатель подключен напрямую. Суммирование мощности двух каналов осуществляется путем применения дифференциального редуктора. В статье показано, что добиться устойчивой работы возможно путем фиксации задания скорости по одному каналу и регулированию по другому каналу, представлены алгоритмы управления. Определены оптимальные значения передаточного числа редуктора «высокомоментного» канала и коэффициента включения (доли в переходном процессе) высокомоментного канала, при которых наблюдается минимум времени переходного процесса. Проведены расчеты для легкового автомобиля и грузового автомобиля массой до 7,5 т. Данное решение позволяет повысить динамику движения автомобиля, расширить диапазон регулирования по скорости и моменту, а также повысить энергоэффективность электроустановки в целом, так как каждый из двигателей в предложенной схеме большую часть времени работает в режиме, близком к номинальному.
Бесплатно
Применение имитационного моделирования при изучении курса ТОЭ
Статья научная
Рассматривается применение имитационного моделирования для повышения качества обучения при изучении линейных цепей в курсе ТОЭ. Приведены примеры разработанных моделей и представлены результаты моделирования. Описана методика проведения занятий и оценена их эффективность.
Бесплатно
Применение метода конечных элементов для расчёта электромагнита тормоза инвалидной коляски
Краткое сообщение
Рассмотрены вопросы применения метода конечных элементов при решении осесимметричных задач теории поля на примере электромагнитного тормоза для инвалидной коляски.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача повышения энергоэффективности систем эксплуатации нефтяных месторождений. Для ее решения предлагается осуществлять нефтедобычу с применением автоматической системы оперативного регулирования режимов работы электроприводов насосных агрегатов нагнетательных и добывающих скважин, основанной на алгоритме оптимизации забойных давлений по критерию минимизации потребления энергии с применением математической модели месторождения, базирующейся на методе электрогидродинамической аналогии (ЭГДА), что в совокупности позволяет производить наиболее энергоэффективную технологию добычи нефти. Дано обоснование применимости метода ЭГДА для создания компьютерных моделей нефтяных месторождений. Проведено моделирование процесса нефтедобычи в разработанной программной модели. Полученные данные сравнены с результатами моделирования на ранее существовавших физических моделях. По результатам исследования сделан вывод о возможности применения метода ЭГДА для создания моделей, участвующих в системе энергоэффективного управления эксплуатацией нефтяных месторождений.
Бесплатно
Статья научная
С помощью методов математической статистики и теории вероятностей произведена статистическая обработка результатов измерения показателей качества электрической энергии тяговой подстанции Урюм 220/35/27,5/10 кВ, РУ - 35 кВ, 1 СШ, ВЛ - 35 кВ (ВЛ - 241), расположенной в Забайкальском крае. Особое внимание уделено кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехе по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U). Несимметрия напряжений - практически постоянное явление в электрических сетях различного класса напряжений. Она существенно влияет на потребителей электроэнергии, в том числе на саму питающую сеть, особенно негативно сказывается на процессе работы и сроке службы электрооборудования. Актуальность данной проблемы подтверждается множеством исследований на подобную тему и значительным количеством повреждений потребителей электрической энергии, находящихся в эксплуатации (особенно в Забайкальском крае и Дальневосточных регионах). В ходе исследования определен вид и параметры закона распределения случайной непрерывно распределённой величины K2U. Для оценки степени совпадения эмпирического и теоретического распределений произведена трехкратная проверка на достоверность выбранного закона распределения с применением критериев согласия Пирсона χ2, Колмогорова и критерия ω2 (Крамера - Мизеса - Смирнова). За теоретический закон принято логарифмически нормальное распределение. Определена вероятность возникновения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U) на исследуемом объекте. Произведена оценка срока службы асинхронного электродвигателя в определенных диапазонах, которые выбраны, опираясь на существующий межгосударственный стандарт по качеству электрической энергии ГОСТ 32144-2013. Проведён анализ полученных результатов исследования. Представлены соответствующие выводы.
Бесплатно
Статья научная
В работе применены методы математического моделирования и инструментального контроля, способные обосновать внедрение энергосберегающих мероприятий и технических решений в системах электроснабжения горнодобывающих предприятий. Оценка внедрения методов энергосбережения в системах электропривода и электроснабжения на горнодобывающих предприятиях показала возможность получения мультипликативного экономического эффекта при правильном подходе к внедрению и последующей эксплуатации энергосберегающих технологий. Был показан потенциал энергосбережения в промышленности в целом и на горнодобывающих предприятиях в частности. В качестве примера на отдельных участках предприятий были рассмотрены такие мероприятия, как компенсация реактивной мощности, внедрение систем автоматизированного электропривода, разработка и опытная эксплуатация систем контроля качества электроэнергии с непрерывной фиксацией показателей. Метод математического моделирования реализовывался при помощи пакета программ MatLab, хорошо зарекомендовавшего себя в инженерных расчетах по всему миру. Инструментальный контроль и оценка показателей качества электроэнергии проводились согласно требованиям ГОСТ РФ 32144-2013. В результате потенциальной оптимизации отдельных систем электроснабжения получен расчетный суммарный экономический эффект за счет экономии электроэнергии, приближающийся к 28 млн руб. в год, что в среднем составляет 20 % от затрат на электропотребление рассмотренных участков горнодобывающих предприятий.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассмотрен вопрос количественной оценки эффекта вытеснения тока в шинах, уложенных в пазах электрических машин переменного тока на примере магнитоэлектрического генератора большой мощности. Также указаны основные аспекты, оказывающие влияние на увеличение эффекта вытеснения тока в шинах электрических машин. Приведены примеры расчетов среднего увеличения сопротивления шины по методикам, описанным в классической литературе и проверенных годами при проектировании стандартных электрических машин переменного тока. Также был рассмотрен вопрос моделирования электромагнитных процессов в системе автоматического проектирования ANSYS Maxwell. Особое внимание уделено возможностям программного обеспечения ANSYS Maxwell в части графического представления информации по результатам моделирования работы электромеханических преобразователей. Приведена графическая интерпретация результатов моделирования работы генератора, упрощающая понимание физических основ оговариваемых явлений, а также упрощающих взаимодействие с программным обеспечением. Проведено сравнение двух указанных способов количественной оценки эффекта вытеснения тока на основании экспериментальных данных, полученных силами АО «НПО «Электромашина», снятых с макетных образцов рассчитанного магнитоэлектрического генератора большой мощности. На основании результатов сравнения двух способов количественной оценки эффекта вытеснения тока в обмотке магнитоэлектрического генератора переменного тока сделано заключение о наиболее предпочтительном способе расчета суммарных электрических потерь в обмотках электромеханических преобразователей. Также был рассмотрен вопрос потерь в магнитоэлектрических генераторах большой мощности, существенно влияющих на коэффициент полезного действия электрической машины. Оговорено условие максимального коэффициента полезного действия электрической машины большой мощности.
Бесплатно
Применение теории планирования эксперимента к анализу электромагнитных процессов в СЭС
Статья научная
Рассматривается применение теории планирования эксперимента для обобщения результатов полученных с помощью виртуального моделирования электромагнитных процессов в СЭС. Описана методика планирования эксперимента и представлены графически результаты расчетов по регрессионным моделям. Оценена точность и адекватность применяемого метода и его эффективность.
Бесплатно
Применение технологий распределенного реестра (blockchain) в электроэнергетических системах
Статья научная
Современные энергосистемы стремительно развиваются в сложные киберфизические системы. Децентрализация энергетических ресурсов, уход от нынешней традиционной централизованной модели электроснабжения, повсеместное внедрение новых информационных технологий требуют создания безопасной, эффективной и надежной киберинфраструктуры, которая способна обеспечить должный уровень конфиденциальности и автоматизации процессов купли-продажи электроэнергии. Эти задачи может решить набирающая популярность технология распределенного реестра Blockchain. Технология обеспечивает распределенные вычисления, безопасную среду для взаимодействия участников в сети и надежное хранение информации. Blockchain позволяет сделать каждого участника сети не только потребителем энергии, но и ее поставщиком, организовав для этого «цифровую» среду. Продажа энергии при этом будет осуществляться напрямую между участниками, без посредников, с использованием умных счетчиков и адаптивных алгоритмов взаиморасчетов, которые взаимодействуют в режиме реального времени. В 2017 г. Blockchain оценивался топ-менеджерами как ключевая прорывная цифровая технология на горизонте ближайших пяти лет. Согласно результатам опроса Deloitte, в 2019 г. 53 % компаний называют Blockchain стратегически приоритетной технологией, а в 2018 г. такое мнение выразили только 43 %. В то же время проекты последние два года выходящие на рынок и получающие финансирование, отличаются большей комплексностью и индустриальной спецификой. В числе стран-лидеров находятся США, Германия и Великобритания. Половина Blockchain-проектов в области электроэнергетики зарегистрированы в пяти государствах: США (50 проектов), Германия (22 проекта), Великобритания (15 проектов), Австралия (13 проектов) и Япония (13 проектов). При этом на долю России пришлось всего 4 проекта.
Бесплатно
Статья научная
Представлен техноценологический анализ электропотребления предприятий Свердловской области за период 2005-2011 гг. Полученные результаты являются базой для прогнозирования электропотребления и энергосбережения по видам экономической деятельности, а также по территориальному признаку в городских округах.
Бесплатно
Принцип выявления обрывов фазных и нулевого проводов воздушной линии напряжением 380 В
Статья научная
Опасность электропоражений людей и животных при эксплуатации воздушных линий напряжением 380 В общеизвестна. Существующие токовые защиты не реагируют на обрывы фазных и нулевого проводов (несимметричные режимы работы), поэтому воздушные линии с такими повреждениями длительное время могут находиться под напряжением.В статье для выявления несимметричных режимов работы воздушной линии рассматривается возможность использования трехфазных микропроцессорных счетчиков электроэнергии, устанавливаемых на вводе у потребителя. Для разработки устройства, позволяющего выявлять обрывы фазных и нулевого проводов, проведен анализ изменения напряжений при нормальных и несимметричных режимах работы электрических сетей и определены логические признаки идентификации этих режимов.Предложено дополнить микропроцессорный счетчик электроэнергии рядом функций, которые позволили бы выявлять несимметричные режимы работы и организовывать передачу отключающего импульса по PLC-каналу в трансформаторную подстанцию для отключения автоматического выключателя,установленного в начале поврежденной воздушной линии. Представлена разработанная функциональная схема устройства, при включении которого в выпускаемые в нашей стране микропроцессорные счетчики, будет обеспечено отключение воздушной линии напряжением 380 В при возникновении в ней обрывов фазных и нулевого проводов, что повысит электробезопасность жителей, получающих электро-энергию в свои дома по этим линиям.
Бесплатно
Проблема выбора уставок резервных защит в электрических сетях 110-220 кB
Статья научная
Рассмотрена существующая методика расчета уставок устройств РЗА в сетях сложной конфигурации (110 кВ и выше) и выявлены причины, приводящие к большим трудозатратам на выполнение данных расчетов. Новый подход к выполнению расчетов уставок резервных защит в сетях 110-220 кВ требует разработки специального программного комплекса, в котором формализована процедура принятия решение об изменении взаимосвязанных уставок резервных защит всех элементов узла энергосистемы.
Бесплатно
