Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 802
Система контроля заряда электрической энергии аккумулятора в солнечной опреснительной установке
Статья научная
Рассматриваются различные режимы работы разработанной солнечной опреснительной установки. Проанализированы различные факторы, влияющие на производительность установки, сделаны выводы и рекомендации, направленные на увеличение производительности солнечных опреснительных установок, предназначенных для работы в регионах с невысокой солнечной активностью. Рассчитана потребляемая электрическая энергия разработанной установки и приведены расчеты солнечной батареи. Разработана система контроля заряда энергии электрического аккумулятора, позволяющая использовать электрический нагреватель в составе солнечной опреснительной установки в качестве дополнительного нагревательного элемента, установленного в секции для опреснения. Алгоритм и уставки микроконтроллера направлены на снижение потребления электрической энергии, что позволяет снизить общую площадь солнечных батарей и устанавливать их на поверхности секции опреснителя. Приведены результаты производительности солнечной опреснительной установки с использованием разработанной системы контроля заряда электрической энергии и без системы контроля.
Бесплатно
Система светодиодного освещения в смешанных сетях постоянного и переменного тока
Статья научная
В статье рассмотрена работа системы светодиодного освещения с параллельным питанием от фотоэлектрических модулей и электросети. Представлена схема разработанной системы светодиодного освещения, на основе которой был собран рабочий образец системы светодиодного освещения с одним светильником мощностью 36 Вт. Проведены экспериментальные исследования представленной системы светодиодного освещения с применением разработанной системы мониторинга. Часть полученных экспериментальных данных представлена в данной работе. Рабочий образец на практике продемонстрировал эффективность и надежность работы предложенной схемы. Показан рабочий альтернативный вариант эффективного подключения фотоэлектрических модулей к нагрузке с применением недорогих распространенных преобразователей.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются проблемы, связанные с повышением качества электроэнергии и обеспечением нормальной работы промышленных систем электроснабжения при нестабильности напряжения питающей сети и колебаниях тока нагрузки. Для устранения этих проблем в работе предлагается новый тип управляемого регулятора напряжения взамен известных механических регуляторов напряжения типа РПН и ПБВ. Приводятся результаты исследования качества электроэнергии и эффективности работы систем электро-снабжения при стационарных и динамических процессах. Приводятся интегральные характеристики для систем электроснабжения с известным и новым управляемым регуляторами напряжения. Исследование проводилось в среде MATLAB на модели цехового трансформатора предприятия с существующим и предлагаемым управляе-мым регулятором напряжения мощностью 1000 кВ•А и напряжением 6/0,4 кВ. Полученные результаты числен-ных экспериментов при нестабильности напряжения питающей сети и колебаниях тока нагрузки подтверждают, что предлагаемый управляемый регулятор напряжения обладает способностью сохранить высокое значение качества электроэнергии и эффективность работы систем электроснабжения, а также сохранить их нормальный режим работы и продлить срок службы электрооборудования систем электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Предложена схема автоматической системы управления тяговым двигателем роботизированного подвижного модуля при использовании емкостного накопителя энергии. Приведен пример математического моделирования работы тягового двигателя с предлагаемой системой на различных режимах движения роботизированного подвижного модуля.
Бесплатно
Система электропривода стана прокатки труб ПАО «ЧТПЗ»
Статья научная
Актуальностью представленной работы является увеличение быстродействия в работе стана холодной прокатки труб для возможного увеличения технико-экономических показателей. В качестве опытной установки принято решение взять стан ХПТ-450 (ПАО «Челябинский трубопрокатный завод»), быстродействие которого было увеличено до 30 % путем внедрения энергоэффектвного оборудования. Проведенный анализ цикловой автоматики показал, что время работы электропривода составляет около 30 %, что позволяет дать оценку технико-экономическим показателям. Ввиду этого было принято решение исключить из механической силовой цепи угловой редуктор, что в свою очередь упрощает механическую часть системы. Однако уменьшение передаточного числа редуктора приводит к увеличению динамической нагрузки на вал электродвигателя. Проведен анализ работы технологического процесса с помощью методики синтеза силовой части электропривода. Метод включает в себя несколько этапом анализа: определение траектории движения, параметров электрооборудования, выбор структуры, а также параметров корректирующих связей. Данный метод позволяет дать полную оценку работе электропривода. В результате определены корректирующие данные контуров управления скорости, положения и момента. В заключение был проведен технико-экономический анализ от внедрения представленной методики. Результаты показали положительный эффект не только в увеличении быстродействия работы на 80 %, но и в росте экономического эффекта в позитивном направлении.
Бесплатно
Системно структурированная адаптация теплопередачи в котлах
Статья научная
Представлена модель процессов теплообмена и горения в котельных агрегатах, разработанная методами системного анализа и адаптированная к пятиступенчатой схеме процессов. Для каждой из ступеней (локальных систем) сформулированы условия разделения всех факторов и параметров на входные, выходные и факторы управления, определены связи и границы между локальными системами. В качестве модельной схемы компоновки конструктивных элементов котельных агрегатов рассмотрена наиболее распространенная П-образная схема, которая легко преобразуется в другие схемы. Многообразие систем подготовки и подачи компонентов горения топлива унифицируется по выходным параметрам, которые являются входными параметрами для зоны интенсивного горения. Распределение температуры по зоне интенсивного горения топлива и основному объему топки реализовано на основе применения представлений теории вероятности к потоку топливо-воздушной смеси. Решенная задача является этапом при режимной и конструктивной оптимизации котельных агрегатов в стационарных условиях, в основном промышленных ТЭС средних параметров, но может быть распространена на котельные агрегаты других типов и параметров.
Бесплатно
Статья научная
В статье дается математическое описание системы электропривода, обращается внимание на то, что синхронный реактивный электропривод с независимым управлением по каналу возбуждения может быть представлен многоканальной системой, в которой структура каждого канала аналогична структуре электропривода постоянного тока. Показано, что контур регулирования электромагнитного момента в синхронных реактивных электроприводах с независимым управлением по каналу возбуждения в области малых скоростей вращения может быть аппроксимирован звеном чистого запаздывания. Настройка электропривода в зоне малых скоростей выполняется регулятором с переменной структурой, параметры которого переключаются в функции знаков сигнала ошибки и ее производной. Такой подход позволил расширить полосу равномерного пропускания частот контура регулирования скорости.
Бесплатно
Статья научная
Предметом работы являются системы электроснабжения (СЭС) буровых установок нефтегазодобывающего комплекса с частотным электроприводом основных механизмов и общим диодным выпрямителем. Сформулированы требования к таким системам. При построении подобных СЭС предложено использовать принципы, применяемые в гибких линиях электропередач. С этой целью для компенсации продольного индуктивного сопротивления систем показана целесообразность использования в качестве общего выпрямителя симметричных компенсированных выпрямительных агрегатов. Предложен вариант такого агрегата с ансамблем нечетно-кратных гармоник тока в однореакторном компенсирующем устройстве. На основе анализа электромагнитных процессов пояснены особенности работы агрегата. Рассмотрены способы регулирования напряжений в СЭС. Показано, что при относительно небольшой удаленности буровых установок от понижающей подстанции для управления напряжениями может быть использовано автотрансформаторное регулирование либо в начале линии электропередачи, либо в ее рассечке. Для сверхудаленных буровых установок следует применять либо электронное векторное управление в начале линии электропередачи, либо автотрансформаторное регулирование в начале и в конце линии. Приведены схемные решения СЭС, а также результаты конструкторской и дизайнерской разработки реактора компенсирующего устройства выпрямительного агрегата.
Бесплатно
Скалярное управление асинхронным короткозамкнутым двигателем по активной составляющей тока статора
Статья научная
Представлен метод регулирования частоты вращения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, базирующегося на скалярных законах управления с обратными связями. Система обратных связей состоит из двух независимых каналов: канала регулирования частоты и канала регулирования напряжения, основанного на регулировании активной составляющей тока статора. Представленная система управления асинхронным электродвигателем позволяет получить наибольшее быстродействие при скалярном способе управления, сравнимое с классической векторной системой.
Бесплатно
Снижение времени аварийного гашения поля синхронных машин с системами самовозбуждения
Статья научная
Сравниваются процессы гашения поля синхронного генератора различными способами и рассматривается устройство гашения поля с переключаемыми сопротивлениями.
Бесплатно
Снижение дуговой нагрузки на выключатели в системах самовозбуждения
Краткое сообщение
По результатам математического и физического моделирования показан положительный эффект от кратковременного шунтирования обмотки возбуждения при гашении поля.
Бесплатно
Статья научная
Рост доли возобновляемых источников энергии, характеризующихся непостоянной выработкой электроэнергии в общем балансе ее производства, приводит к снижению качества электроэнергии и необходимости балансировки нагрузки в сети. Применяемые сегодня методы балансировки нагрузки со стороны генерации, а также использование технологии аккумулирования энергии не всегда обеспечивают эффективное решение задачи балансировки. Особенно это проявляется при переводе традиционных генераторов из основных источников электроэнергии в резервные. Основная проблема заключается в росте потерь электрической энергии из-за низкой эффективности применяемых технологий аккумулирования. На примере самой современной гибридной электростанции Gorona del Viento (остров Эль-Йерро, Канарский архипелаг, Испания), имеющей в своем составе традиционные и возобновляемые источники энергии, рассмотрены методы балансировки нагрузки в сети, особенностью которых является проведение балансировки как со стороны генерации электроэнергии, так и со стороны потребления. С использованием расчетных моделей режимов работы гибридной электростанции продемонстрирована возможность реализации различных стратегий балансировки нагрузки со стороны потребления, рассмотрены особенности, показана их эффективность для снижения потерь энергии.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты анализа скоростных режимов электроприводов клетей и натяжений в межклетевых промежутках непрерывной подгруппы черновой группы стана 2000 ОАО «ММК». Показано, что в существующей системе согласования скоростей не обеспечивается режим прокатки с натяжением, близким к нулевому. Предложен алгоритм согласования скоростей в процессе прокатки, применение которого обеспечивает повышение точности поддержания заданного натяжения.
Бесплатно
Статья научная
Одним из резервов повышения качества насечки на стальной арматуре является совершенствование систем управления электроприводами агрегатов стана по ее производству. В результате экспериментальных и теоретических исследований, проведенных на действующем стане ISF 5 ОАО «ММК-МЕТИЗ», установлено, что применяемая на стане система управления электроприводом размоточного аппарата не обеспечивает необходимого качества насечки на арматуре и требует совершенствования. Причиной неудовлетворительной работы существующей на стане ISF 5 системы управления электроприводом размоточного аппарата является ее неспособность стабилизировать натяжение в проволоке между размоточным аппаратом и роликовым правильным устройством при уменьшении радиуса смотки проволоки. Для технологических условий производства арматуры на стане ISF 5 получено аналитическое выражение для расчета величины натяжения в проволоке между размоточным аппаратом и роликовым правильным устройством. Определены эмпирические и аналитические выражения для исследования влияния радиуса смотки проволоки на составляющие момента электропривода размоточного аппарата и усилий, формирующих натяжение в проволоке. Разработана методика расчета целесообразного изменения момента электродвигателя размоточного аппарата при изменении радиуса заполнения катушки с целью поддержания натяжения в проволоке между размоточным аппаратом и роликовым правильным устройством на заданном уровне. Разработаны функциональная схема системы управления электроприводом размоточного аппарата и алгоритм расчета задания на момент электродвигателя размоточного аппарата, реализация которых позволит на практике выполнить новые технологические требования к электроприводу размоточного аппарата. Разработанная система управления электроприводом размоточного аппарата позволит обеспечить поддержание натяжения в промежутке размоточный аппарат - роликовое правильное устройство на заданном уровне при изменении радиуса заполнения катушки проволокой, диаметра проволоки и других технологических условий изготовления арматуры и, как следствие, обеспечить требуемое значение глубины насечки арматурной проволоки.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается совершенствование способа определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения, основанного на графике движения поездов на участке железной дороги. В качестве направления совершенствования способа принято уточнение расчета для поездов, находящихся в режиме рекуперативного торможения. Проведение тяговых расчетов в настоящее время осуществляется при допущении о том, что напряжение на токоприемнике электроподвижного состава постоянно во всех режимах движения поезда. Указанное допущение вносит определенную погрешность в расчет энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения. С целью повышения точности расчетов предлагается изменить порядок расчета при имитационном моделировании и дополнить его проверкой условий применения рекуперативного торможения. С этой целью тяговые расчеты предлагается выполнять на каждом шаге расчета энергетических показателей системы тягового электроснабжения с целью учета уровня напряжения на токоприемнике. При этом режим рекуперативного торможения поезда в расчетах применяется только при создании соответствующих условий на основе проверки напряжения на токоприемнике и баланса мощностей на межподстанционной и смежной зонах питания тяговой сети.
Бесплатно
Совершенствование схемы снабжения холодным дутьём доменных печей
Статья научная
В статье дана оценка энергетической эффективности существующей схемы подачи холодного дутья на две доменные печи, входящие в комплекс доменного цеха металлургического предприятия. Подача холодного дутья в воздухоподогреватели доменных печей осуществляется мощными воздуходувными машинами с паровым и электрическим приводом. На основе глубокого анализа полученных данных были выявлены недостатки существующего режима работы воздуходувок, которые снижают энергоэффективность рассматриваемой схемы. Рассмотрена новая схема подачи доменного дутья с применением газоструйного инжектора. Предложенная схема отличается большей энергоэффективностью и позволяет снизить стоимость выплавки чугуна при сохранении его высокого качества. Выполнено моделирование процесса подачи дутья при совместной работе двух воздуходувок с использованием пакета программ для 3D-моделирования Solidworks Flow Simulation. Выполнен конструктивный расчет газоструйного инжектора, определены его геометрические характеристики, найден коэффициент инжекции. Построена 3D-модель инжектора, проанализирована его работа в самых неблагоприятных условиях. Проведен расчет коэффициента инжекции струйного аппарата при всех рабочих режимах работы доменных печей, построена его характеристика и предложено решение, позволяющее осуществлять бесперебойную работу устройства во всех диапазонах давлений холодного дутья доменных печей. Симуляция движения рабочего и инжектируемого потоков подтверждает функциональность предлагаемого технического решения. Определены рабочие точки воздуходувок для рассматриваемых режимов дутья. Дана оценка технического эффекта от предложенных технических решений.
Бесплатно
Статья научная
Резюме: Simulink - это хорошо известное программное обеспечение для моделирования электрооборудования, широко используемое при изучении электрических машин. Однако оно ограничено в предоставлении результатов и не способно отобразить реальные эффекты движения физических двигателей. В данной работе разработана система математического моделирования в Simulink и система виртуального 3D-моделирования в Unity3D для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, основанная на концепции цифровых двойников. Ввиду сложности межсистемной передачи данных предлагается кроссплатформенный модульный метод взаимодействия данных на основе протокола связи UDP, модули связи могут независимо получать и отправлять данные, гарантируя плавное взаимодействие между ними. В ходе эксперимента по моделированию двигателя виртуальная экспериментальная платформа демонстрирует высокую скорость реакции и точность. Система виртуального 3D-моделирования может принимать входные данные из модели двигателя Simulink и получать результаты расчетов в реальном времени. Эти результаты затем загружаются в 3D-модель двигателя для визуализации соответствующих движений. Пользователи могут настраивать модели Simulink в соответствии со своими конкретными требованиями и использовать разработанную систему передачи данных для отображения соответствующих рабочих эффектов через виртуальную трехмерную систему. Виртуальная экспериментальная платформа использует 3D-модель для воспроизведения рабочего состояния двигателя и интуитивного трехмерного представления экспериментальных результатов. Это позволяет преодолеть ограничения по времени и доступному оборудованию.
Бесплатно
Создание мобильной микроГЭС для горных районов Узбекистана
Статья научная
Приведены результаты создания опытного образца мобильной микрогидроэлектростанции с учетом горной местности Республики Узбекистан. Проведенные авторами предварительные расчеты показывают, что мощность микроГЭС зависит от индивидуальных факторов местности. С повышением скорости течения воды повышается также скорость движения водяного колеса, и, в свою очередь, увеличивается электрическая мощность микроГЭС.
Бесплатно
Солнечный трекер с системой самораскрытия
Статья научная
В данной статье дан краткий обзор состояния солнечной энергетики в мире. Рассмотрены недостатки ископаемых источников энергии. В качестве основного недостатка возобновляемых источников энергии в работе рассматривается низкий коэффициент полезного действия. Проанализирован возможный путь повышения КПД солнечных модулей за счет использования систем слежения за Солнцем (ССС). ССС - специальные устройства, имеющие два привода: горизонтальной и вертикальной наводки, которые при помощи специального алгоритма позиционируют солнечные модули в сторону наибольшего светового потока и тем самым повышают выработку электроэнергии. Рассчитан теоретический прирост выработки для систем в идеальных условиях, даны практические значения данной величины. Перечислены недостатки рассматриваемого типа электрогенераторов на ВИЭ. Произведен расчет ветровых нагрузок на ССС по представленной методике. Приведены примеры разрушения солнечных электростанций стихийными бедствиями. Предложен новый тип солнечного трекера с системой самораскрытия, способной сохранить установку от неблагоприятных погодных условий. Проведено сравнение точности алгоритма позиционирования, созданного для данного устройства. Вывод содержит возможные пути применения установки, ее недостатки, а также планы на будущие исследования.
Бесплатно
Краткое сообщение
Дается описание энергосберегающей системы обогрева помещений за счет соединения инфракрасного пленочного электронагревателя непосредственно с обмотками генератора питающей ветроэнергетической установки.
Бесплатно
