Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 812
Статья научная
Рассматривается электромеханическая система реверсивной клети толстолистового прокатного стана 5000 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»). В результате экспериментальных исследований переходных процессов в режиме захвата металла валками установлены недопустимые динамические нагрузки, имеющие колебательный характер, и потеря управляемости электропривода. Это подтверждает актуальность разработки способов управления, обеспечивающих ограничение моментов двигателя и шпинделя. Отмечено, что известные системы управления скоростными режимами электропривода, обеспечивающие снижение упругого момента за счет предварительного замыкания угловых зазоров, по своей сути являются разомкнутыми системами задания скорости. Это не позволяет обеспечить контролируемое регулирование координат в динамических режимах. В качестве перспективного направления предложена разработка замкнутой системы автоматического регулирования координат двухмассовой электромеханической системы с наблюдателем момента упругого вала и скорости второй массы. Разработан наблюдатель неизмеряемых параметров двухмассовой системы прокатного стана, обеспечивающий косвенное определение (восстановление) скорости валка и момента шпинделя в online-режиме. В его основу положена система уравнений в пространстве состояний. Путем сопоставления восстановленных и экспериментально полученных переходных процессов подтверждена удовлетворительная точность результатов. На основе предложенного наблюдателя разработана система автоматического регулирования (САР) скорости валка с подчиненными контурами упругого момента вала, скорости и момента двигателя. Обоснована настройка регуляторов замкнутых контуров. Рассмотрены переходные процессы моментов и скоростей при ударном приложении нагрузки при увеличенном быстродействии контура регулирования скорости второй массы. В результате анализа ЛАЧХ и ЛФЧХ подтверждена устойчивость разработанной системы в частотном диапазоне. На основе анализа экспериментальных данных констатирован вывод о влиянии углового зазора на точность восстановления упругого момента в режиме захвата металла валками. Отмечены перспективы внедрения разработок на стане 5000 и других прокатных станах, работающих с ударным приложением нагрузки.
Бесплатно
Регулирование максимума нагрузки в электрических сетях жилых домов с электротеплоснабжением
Краткое сообщение
Рассмотрены способы регулирования максимума нагрузки квартирных электрических сетей при электротеплоснабжении домов, позволяющие одновременно с оптимизацией систем электроснабжения решать вопросы оптимизации температурных режимов помещений.
Бесплатно
Регулирование механических координат вентильного электропривода методом векторного управления
Статья научная
Рассматриваются вопросы регулирования скорости вращения и электромагнитного момента в вентильном электроприводе, построенном на основе синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов. Приводятся аналитические соотношения, определяющие закон изменения угла коммутации исходя из условий обеспечения заданного значения регулируемых координат или максимального значения электромагнитного к.п.д. Показано качественное и количественное отличие электромагнитного к.п.д., учитывающего электрические потери, и полного к.п.д., определяемого отношением электромагнитной к полной потребляемой мощности.
Бесплатно
Регулирование напряжения блока «синхронный генератор - объединенный регулятор потока мощности»
Статья научная
Рассмотрен альтернативный способ регулирования напряжения и реактивной мощности энергоблоков электростанции, основанный на применении объединенного регулятора потоков мощности (ОРПМ) в качестве элемента связи синхронного генератора c нагрузкой. Такой способ позволяет упростить систему возбуждения синхронного генератора и повысить его надежность. В программном комплексе MATLAB Simulink рассмотрены возможности управления таким блоком в нормальных режимах. При этом синхронный генератор принят с нерегулируемым током возбуждения, а блок работает на активно-индуктивную нагрузку. Исследованы особенности регулирования напряжения на выводах блока посредством ОРПМ при неизменном режиме работы генератора. Приведены векторные диаграммы для исходного режима при отключенном ОРПМ, а также и при введенном в работу ОРПМ при вариациях режима блока. Изменение напряжения блока осуществляется путем регулирования амплитуды входного сигнала блока ШИМ системы управления последовательным преобразователем. По результатам экспериментов в программном комплексе построено семейство регулировочных характеристик блока, по которым определяется диапазон возможных значений изменения напряжения блока. Приведенные зависимости позволяют определить и необходимые значения параметров ОРПМ, применяемого совместно с синхронным генератором с нерегулируемой системой возбуждения и являющегося основным средством регулирования напряжения на нагрузке.
Бесплатно
Регулировочные характеристики двухвходовой генераторной установки
Статья научная
В статье рассмотрена двухвходовая генераторная установка (ДГУ) для электроснабжения различных объектов. Предметом статьи являются характеристики ДГУ, полученные путём реализации математической модели. ДГУ является электромеханическим преобразователем энергии с несколькими ступенями преобразования. Для математического описания свойств ДГУ в динамических режимах использована модель обобщённого электромеханического преобразователя энергии, позволяющая учитывать все связи в исследуемой ДГУ. Использование теории обобщённого электромеханического преобразователя энергии, которая основана на комбинированном подходе, включающем теорию электрических цепей и теорию поля, позволяет проводить исследование электромеханических преобразователей энергии как в динамических, так и в установившихся режимах. Именно для целей преобразования двух разнородных видов энергии в энергию трёхфазного переменного тока в ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет» разработаны двухвходовые генераторные установки (ДГУ), позволяющие в одном электромеханическом преобразователе энергии суммировать энергию двух разнородных возобновляемых источников энергии для выработки электрической энергии. Для исследования параметров и характеристик таких установок создана математическая модель, на основе которой проведён вычислительный эксперимент, что позволило получить представление об исследуемом объекте. Задачей математического моделирования ДГУ являлось получение ее динамических характеристик и на базе этих характеристик - получение регулировочных характеристик ДГУ, таких как зависимости напряжения и частоты выходного напряжения от внешних факторов и параметров ДГУ. К внешним факторам, влияющим на работу ДГУ, относятся: частота вращения ротора ветроагрегата, зависящая от скорости ветра, и напряжение на выходе фотоэлектрического преобразователя, зависящее от интенсивности солнечного излучения.
Бесплатно
Регулируемое симметрирующее устройство с индуктивным накопителем энергии
Статья научная
Рассмотрена проблема несимметрии напряжений в сетях электроснабжения. Дан обзор средств устранения несимметрии токов, применяемых в настоящее время, приведены их достоинства и недостатки. Предложено использование симметрирующего устройства с индуктивным накопителем энергии, построенным на управляемом энергообмене между сетью и дросселем с помощью трехфазного мостового преобразователя. Приведены схемы симметрирующего устройства, блока IGBT модулей, блока Control и дано описание их работы.Для исследования разработанного симметрирующего устройства была создана компьютерная модель в пакете Matlab/Simulink. Представлена общая схема компьютерной модели симметрирующего устройства, дано описание ее блоков и рассмотрено несколько цепочек их взаимодействия.Рассматривается неполнофазный режим работы симметрирующего устройства, приводятся осциллограммы напряжения в сети и токов на нагрузке и в сети при использовании симметрирующего устройства.Построенная в пакете Matlab/Simulink система управления с трехфазным мостом из транзисторных модулей и с нагрузкой в виде дросселя позволяет получить эффективное снижение несимметрии токов сети и соответственно устранить несимметрию напряжений питающей сети, это доказывают приведенные в статье осциллограммы.
Бесплатно
Регулируемый асинхронный электропривод с дросселями и выключаемыми вентилями в цепи ротора
Статья научная
Исследуются пока только на ЭВМ новые возможности применения выключаемых ключей в асинхронном электроприводе с дросселями и вентилями в цепи ротора.
Бесплатно
Регулятор переменного напряжения с малым числом ключей и цифровым управлением
Статья научная
В работе рассматривается новый трехфазный регулятор переменного напряжения с малым числом ключей. Предлагаемый преобразователь является повышающе-понижающим с синусоидальными входными и выходными токами. Предложена методика расчета токов регулятора переменного напряжения по высшим гармоникам. Получены зависимости коэффициентов гармоник от глубины модуляции, используя метод АДУ, а также произведено сравнение с результатами имитационного моделирования. Оценка качества выходного и входного токов относительно частоты коммутации позволило выбрать оптимальный диапазон частот для экспериментального макета. Рассмотрена и проанализирована цифровая система управления регулятора переменного напряжения с малым числом ключей, которая выполнена на базе микроконтроллера Atmel AVR Atmega. Приведены эпюры токов и напряжений регулятора с цифровой системой управления, полученные в ходе эксперимента.
Бесплатно
Регулятор тока с цифровым управлением
Статья научная
Проведен синтез регулятора тока с цифровым управлением по критерию конечного времени переходного процесса и нулевой статической ошибки. Регулятор работает на активно-индуктивную нагрузку. Синтез регулятора осуществлен на основе линейного приближения объекта регулирования с использованием z-преобразования. Определены запасы устойчивости синтезированной системы по изменению коэффициента усиления и по фазе. Для оценки корректности полученных результатов проведено моделирование полученного цифрового регулятора тока в пакете VisSim с учетом нелинейности типа «ограничение». Моделирование показало, что при малых возмущениях переходный процесс в соответствии с аналитическими результатами завершается за один период дискретности. Однако большие возмущения сопровождаются длительными переходными процессами, обусловленными тем, что операция интегрирования, которая входит в вычислительный алгоритм корректирующего фильтра, накапливает в течении длительного времени ошибку, достигающую очень большой величины. При восстановлении линейного режима на переход интегратора в состояние, соответствующее этому режиму, требуется значительное время. Предложен алгоритм управления, включающий программное ограничение максимального значения ошибки регулирования, обеспечивающий окончание переходного процесса при достижении заданного значения тока за один такт и при больших токах.
Бесплатно
Регуляторы переменного напряжения с частотно-широтно-импульсной модуляцией
Статья научная
Рассматривается принцип построения частотно-широтно-импульсных регуляторов переменного напряжения на базе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя. Приведены структурные схемы однофазного и трехфазных регуляторов и временные диаграммы их работы.
Бесплатно
Результаты исследований двухконтурной гелиоустановки с термосифонной циркуляцией в зимний период
Статья научная
В данной работе предлагаются результаты исследований двухконтурной гелиоустановки с термосифонной циркуляцией в зимний период времени. Тепловой насос интегрирован с обычной системой солнечного отопления, в которой температура собранного тепла снижается с 20 до 30 °C, чтобы повысить эффективность сбора солнечной энергии. Низкотемпературное тепло, собираемое солнечным коллектором, модернизируется с помощью теплового насоса для выработки высокотемпературного тепла для обогрева помещений зимой и технологического пара низкого давления для промышленного применения в другие сезоны. Результаты показывают, что КПД солнечного коллектора увеличился на 30,5 %, его годовое эффективное время работы достигло 2000 ч, что примерно в четыре раза больше, чем у обычной системы солнечного отопления. Для сравнительной оценки эффективности двух вариантов испытания проводятся в одинаковых климатических условиях, в течение одного дня, в период с 12 до 15 ч, когда температура воздуха и интенсивность солнечной радиации наиболее стабильны.
Бесплатно
Реконфигурация распределительных электрических сетей
Статья научная
Выбор оптимальной структуры электрической сети возникает при восстановлении нормального режима после аварий или в режиме перегрузки. В нормальном режиме работы распределительных сетей для обеспечения задач по снижению перегрузки и потерь электроэнергии происходит регулирование режимов, а реконфигурация не рассматривается. Определение новой топологии электрической сети осуществляется на основе решения оптимизационной задачи методом ветвей и границ при соблюдении условий допустимости режима, с учетом сопротивлений линий, потерь электроэнергии, потоков мощности для всех вариантов структуры сети. В результате имитационного моделирования распределительной электрической сети 10 кВ с четырьмя центрами питания после реконфигурации потребляемая мощность в электрической сети снизилась на 2,9 %, потери активной мощности в линиях электрической сети снизились на 256 кВт. Реконфигурация для рассматриваемого случая обеспечила как допустимость режима по напряжению, так и исключение перегрузки линий. Результаты исследований показали обоснованность предложенного подхода к динамической реконфигурации электрической сети для ограничения перегрузки и снижения потерь электроэнергии без расчёта нелинейных уравнений установившихся режимов для каждого варианта изменения топологии сети.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена решению задачи надежного энергоснабжения автономных потребителей с наименьшими экономическими затратами на производство электрической энергии за период эксплуатации объекта. В данной работе особое внимание уделяется комплексным энергосистемам, которые могут включать в себя различные виды источников энергии, в том числе на основе ВИЭ, и являются в большинстве случаев экономически эффективнее в сравнении с системами, содержащими только топливные генераторы, либо со строительством электрических сетей на большие расстояния. Представлена структурная схема комплексной энергосистемы, которая включает в себя аккумуляторные батареи, фотоэлектрические преобразователи, ветроэнергетические установки, напорную малую гидроэлектростанцию, свободнопоточные МГЭС, инверторы, топливные генераторы и электрическую сеть. Приведено описание математической модели для подбора оптимального состава основного и вспомогательного оборудования на базе ВИЭ с учетом технических и экономических параметров установок, на основе реальных природно-климатических данных выбранного региона. Рассмотрены функциональные возможности программы VizProRES 2019.
Бесплатно
Решение задачи расчета реактивности ядерного реактора с учетом ее некорректности
Статья научная
Предлагается метод обработки результатов измерений плотности нейтронов, позволяющей на каждом шаге определить реактивность реактора с точностью, согласованной с погрешность измерений.
Бесплатно
Решение задачи структурной идентификации математической модели отопительной установки
Статья научная
Рассматриваются варианты структуры математической модели отопительного прибора. Оценено качественное и количественное различие моделей. Отмечены специфические особенности моделей, позволяющие улучшить управление процессами системы теплоснабжения.
Бесплатно
Связь входных параметров цепей со спектром матриц однородного базиса
Статья научная
Спектр собственных чисел матриц состояния цепей в однородном базисе может служить основой для оптимизации параметров подключения одной сложной цепи к другой. Наличие современных стандартных компьютерных программ расчёта собственных векторов и чисел делает предлагаемые простые теоремы наиболее производительной основой для расчёта параметров оптимальной передачи мощностей.
Бесплатно
Связь состава продуктов сгорания с аэро-термохимическими процессами в топке
Краткое сообщение
Рассматриваются положения, позволяющие формализовать систему воздействий на процесс сжигания топлива по анализу продуктов сгорания и повысить эффективность использования топлива в тепловых агрегатах.
Бесплатно
Сжигание различного по теплофизическим характеристикам твердого топлива в низкотемпературном факеле
Статья научная
Рассмотрены актуальные вопросы управления тепловой структурой и газодинамикой факела котлов с фронтальным расположением горелок, оснащенных многофункциональными горелками при изменении вида поставляемого для сжигания топлива. Выбор рабочих характеристик топливоподачи и пылеприготовления при подаче на котел нового вида топлива осуществляется по предварительной расчетной оценке степени выгорания и нормативным параметрам факела с последующим опытным сжиганием, наладкой и режимными испытаниями котла.
Бесплатно
Синтез и исследование работы позиционной системы с линейным актуатором
Статья научная
Рассмотрена позиционная система с линейным соленоидным актуатором и модальным управлением. Для придания системе инвариантных свойств в переходных режимах работы при неопределенности параметров силовой схемы и нагрузки с помощью программного расширения Control System Toolbox пакета MATLAB осуществлен синтез коэффициентов модального регулятора при различных видах характеристических полиномов замкнутой системы. Оценка показателей качества динамических характеристик полученной системы с различными коэффициентами модального регулятора выполнена путем математического моделирования режимов работы исследуемого электропривода в приложении Simulink. Полученные структура и методика синтеза системы управления с линейным соленоидным актуатором обеспечивают апериодический характер переходного процесса передвижения рабочего механизма. Это дает возможность осуществлять малые перемещения различных объектов при неопределенности параметров силовых схем и нагрузки с высоким быстродействием и минимальной статической ошибкой.
Бесплатно
Синтез логических моделей организации безопасного выполнения работ в электроустановках
Статья научная
Рассмотрены логические модели и алгоритмы безопасного ведения работ в электроустановках, обеспечивающие снижение риска неправильных действий и решений персонала.
Бесплатно
