Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 771
Статья научная
Использование в энергоиспользующих установках непрерывного действия процессов и аппаратов с апериодичностью приводит к возмущению термодинамических параметров материальных потоков. Применительно к транспортабельной газодобывающей станции рассмотрена задача стабилизации давления в ректификационной колонне получения жидкого азота с целью повышения эффективности функционирования воздухоразделительной установки при внесении в дроссельный поток питания теплового возмущения, обусловленного переходом адсорберов блока очистки воздуха на параллельный режим работы. На основании производственных испытаний газодобывающей станции ТКДС-100В и имитационного моделирования с использованием разработанного математического описания, реализованного в среде MATLAB/Simulink, установлены закономерности динамики давления в ректификационной колонне получения азота. Обоснован метод стабилизации давления, основанный на временном прекращении отбора дистиллята.
Бесплатно
Стартёр-генератор для автономных источников электроснабжения
Краткое сообщение
Представлен стартер-генератор комбинированного возбуждения со щеточно-коллекторным коммутатором в стартерном режиме. Рассмотрена конструкция стартер-генератора, описан принцип работы в стартерном и генераторном режимах.
Бесплатно
Статистическая модель механической части электропривода подъема мостовых кранов
Статья научная
Предложена статистическая модель расчета упругого прогиба пролетных балок мостового крана.
Бесплатно
Статья научная
Расчёт и анализ установившихся режимов энергосистем является одной из основных решаемых в процессе проектирования и эксплуатации электрических систем задач. При составлении алгебраических уравнений описания установившегося режима энергосистемы электрические нагрузки на подключенные к шинам подстанций моделируются в виде некоторого уравнения, связывающего номинальные параметры нагрузки и расчётные значения параметров установившегося режима. Задание в математической модели корректных уравнений нагрузки позволяет уменьшить погрешность оценки параметров установившегося режима. В настоящей работе предлагается один из возможных подходов к выявлению массивов данных, относящихся к близким статическим характеристикам нагрузки по напряжению. Предложено понятие статистически равновесного состояния нагрузки для решения задачи идентификации статической характеристики нагрузки. Обсуждается дальнейшее направление развития данной идеи в части обработки экспериментальных данных.
Бесплатно
Статическая модель электромашинного агрегата
Краткое сообщение
Рассмотрены методы моделирования объектов управления при изучении, отладке и настройке устройств релейной защиты и автоматики. Показаны преимущества статических моделей управляемых объектов, представлен вариант реализации модели электромашинного агрегата с использованием статических характеристик реальных объектов и их математических моделей.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена анализу статических и динамических спектральных характеристик интегрирующего преобразователя с многозонной частотно-широтно-импульсной модуляцией. Дается понятие статического и динамического спектра выходного сигнала многозонного преобразователя, приведена его структурная схема и временные диаграммы сигналов, а также основные расчетные соотношения. Анализ спектральных характеристик проводился в среде MatLab+Simulink при воздействии на вход многозонного преобразователя постоянного и гармонического входного сигнала с переменной амплитудой и частотой, изменяющейся в широком диапазоне. Характеристики представлены в виде пространств статического и динамического спектрального состояния многозонного преобразователя, показаны графики его переходных процессов. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов в области силовой и информационной электроники, электропривода и автоматизации технологических процессов.
Бесплатно
Статические предельные характеристики асинхронного электропривода при частотном векторном управлении
Статья научная
Актуальность исследований обусловлена широким применением частотно-управляемого асинхронного электропривода на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АД) в наиболее востребованных в промышленности системах регулируемого электропривода общепромышленных механизмов. Целью исследований является анализ расчетных предельных статических характеристик, соответствующих либо номинальному значению напряжения АД, либо максимальному значению выходного напряжения инвертора преобразователя частоты (ПЧ) при заданном значении напряжения питающей сети для различных систем управления трехфазным инвертором, позволяющих оценить возможность получения требуемых скоростей при заданном моменте статической нагрузки в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе с векторным управлением. Новизна исследований состоит в использовании предельной статической характеристики, формируемой функциональным преобразователем задания потокосцепления ротора разомкнутой по скорости системы ПЧ - АД при максимальном напряжении инвертора для выбора скорости начала ослабления потока АД в зависимости от его электромагнитного момента для достижения рабочего режима электропривода. Методы исследования, описанные в статье, основаны на использовании теории электропривода, электрических машин, методов математического и имитационного моделирования с помощью современных программных пакетов и компьютерных средств. В результате исследований установлено, что при недостаточном выходном напряжении инвертора ПЧ в асинхронном электроприводе с частотным векторным управлением формирование требуемых значений потока АД и его момента обеспечивается уменьшением его угловой скорости за счет уменьшения выходной частоты ПЧ. Причем начальную скорость ослабления потока АД следует выбирать в зависимости от фактического значения электромагнитного момента АД, используя для этого предельную статическую характеристику разомкнутой по скорости системы ПЧ - АД. Доказано, что в системах векторного частотного управления асинхронным электроприводом с выбором скорости начала ослабления потока АД в зависимости от электромагнитного момента АД имеется возможность поддержания оптимального значения потокосцепления АД в установившихся режимах его работы, позволяющая обеспечить больший момент при номинальном токе АД в установившемся режиме. Для уменьшения тока, потребляемого АД, и исключения его теплового перегрева при больших нагрузках следует задавать номинальное значение потокосцепления, а при малых нагрузках уменьшать значение задания потокосцепления.
Бесплатно
Стратегии исследований в области безопасности освещения
Статья научная
Даётся обзор проблемы безопасности современного городского освещения. Рассматривается светоцветовое пространство мегаполиса с позиций энергосбережения и комфортности. Актуальные вопросы ресурсо- и здоровьесбережения определяют дальнейшее направление исследований.
Бесплатно
Строительство подземных зданий на севере - один из путей экономии тепловой энергии
Статья научная
На примере подземного развлекательного центра, совмещенного с надземным искусственным катком, для условий г. Магадана и Якутска сделано обоснование целесообразности строительства подземных зданий с точки зрения экономии тепловой энергии. В результате проведенных расчетов установлено, что подземная компоновка здания позволяет сэкономить до 23 % расходов, идущих на отопление, по сравнению с надземным вариантом. Получено, что симбиоз двух разных по назначению и внутренней температуре сооружений (катка в надземной части и развлекательного центра под землей) положительно влияет на общую экономию затрат, идущих на отопление всего комплекса. Использование теплового насоса вместо морозильного агрегата катка позволяет получать высокую температуру теплоносителя (60 °С и более) и применять водяную систему для отопления подземного здания. Подсчитано, что из-за выгодного соотношения между тарифами на электроэнергию и теплоэнергию применение теплового насоса для отопления подземного здания будет экономически оправдано в г. Магадане. В г. Якутске целесообразно остановиться на варианте использования воздушной системы отопления, работающей за счет теплого воздуха, вырабатываемого холодильным агрегатом катка.
Бесплатно
Структурно-схемные решения мобильных энергосистем и алгоритм их работы
Статья научная
Показано, что перспективным является направление разработки мобильных энергетических систем для электроснабжения автономных потребителей электроэнергии, удаленных от внешней энергетической сети. Проведен анализ структурных решений автономных систем электроснабжения, работающих от возобновляемых источников энергии, раскрыты особенности их работы. Разработана структурная схема мобильной энергосистемы на возобновляемых и традиционных источниках энергии, обеспечивающая бесперебойное электроснабжение потребителей постоянного и переменного тока и алгоритм работы автоматической системы управления мобильной электростанцией во всех режимах её функционирования. Предложены направления улучшения эксплуатационно-технических характеристик мобильной энергосистемы и ее оригинальное структурное решение, выполненное на электромашинном преобразователе электроэнергии. Раскрыты преимущества и недостатки мобильных энергосистем, выполненных на электромашинных преобразователях. Результаты выполненного исследования повысят эффективность предпроектных работ по разработке энергоэффективных мобильных энергетических систем, работающих на возобновляемых источниках энергии.
Бесплатно
Сушка термолабильных культур в ИК-диапазоне с учетом оптических свойств продукта
Статья научная
На примере исследований спектральных характеристик укропа и петрушки изучено влияния оптических свойств термолабильных культур на выбор диапазона ИК-излучения для их сушки.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены схемные, конструкторские и дизайнерские решения компенсированной системы электроснабжения наиболее удаленных буровых установок нефтегазодобывающего комплекса при наличии значительной величины нагрузки прочих потребителей электрической энергии. Приведены результаты моделирования и параметры основного оборудования предложенной системы.
Бесплатно
Статья научная
Определена необходимость выбора оптимальной схемы силовых цепей электропривода с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения. Произведен расчет удельных весовых коэффициентов, представлены в зависимости от величин номинального тока линейные регрессионные зависимости удельных потерь в полупроводниковых преобразователях частоты. Выявлено, что с увеличением несущей частоты ШИМ улучшается выходная форма тока, но увеличиваются потери, поэтому необходимо в зависимости от решаемой задачи определенным образом выбирать несущую частоту. Для решения задачи оптимизации по критерию минимума электрических потерь построена регрессионная зависимость электрических потерь в преобразователе частоты от тока при частоте ШИМ-сигнала 0 Гц. Представлена поверхность критерия оптимизации в зависимости от номинального момента двигателя и числа фаз. В электроприводах с СРДНВ при малых мощностях критерий оптимизации получается самым плохим для многофазных схем. При увеличении мощности данная тенденция сохраняется, но становится незначительным различие оптимальных решений для трехфазной и многофазной схем. Это объясняется линейностью зависимости электрических потерь от тока.
Бесплатно
Твердотельные источники энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева
Статья научная
Источники энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева чаще всего строят на основе электровакуумных генераторов - магнетронов, однако такие источники СВЧ энергии обладают рядом недостатков. Как альтернатива магнетронным источникам энергии в работе рассмотрен принцип построения источника энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева нового типа - на полупроводниковых приборах (твердотельные СВЧ генераторы). Показано, что твердотельный источник энергии обладает преимуществами по сравнению с магнетронными источниками энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева: возможностью изменения уровня генерируемой мощности и меньшим напряжением питания. Кроме того, твердотельный генератор позволяет строить широкополосные установки СВЧ диэлектрического нагрева. Даны рекомендации по подбору полупроводниковых приборов для применения в качестве генераторов в установках диэлектрического СВЧ нагрева, приведена методика расчёта мощности твердотельного источника СВЧ энергии, приведен пример расчёта твердотельного источника энергии, построенного на основе серийно выпускаемых полупроводниковых СВЧ приборов, мощность которого сравнима с мощностью источников энергии на магнетронах.
Бесплатно
Теоретические аспекты построения термодинамических моделей электродвигателей
Статья научная
Получено обобщенное математическое описание термодинамической модели электрической машины на основе тепловых схем для произвольного количества узлов и охлаждающих сред, учитывающее влияние температуры узлов на величину греющих потерь, выделяющихся в этих узлах. Показано, что введение учета зависимости мощности потерь в узлах термодинамической модели от температуры этих узлов из-за температурной зависимости сопротивлений обмоток не изменяет свойство линейности модели. Аналитически доказано, что при отсутствии зависимости мощности потерь в узлах термодинамической модели от температуры этих узлов изменение во времени свободных составляющих термодинамических процессов в этой модели всегда имеет апериодический затухающий характер, однако при наличии температурной зависимости мощности потерь это положение не всегда справедливо. Аналитически определены условия, при которых в случае наличия температурной зависимости мощности потерь происходит неограниченное увеличение температуры элементов электрической машины без выхода на установившийся уровень.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены проблемы реализации энергоэффективного управления электроприводом по схеме двигателя двойного питания с двумя преобразователями частоты в статоре и роторе с позиций теории принятия решений. Наличие двух преобразователей позволяет реализовать большое количество экстремальных по энергетической эффективности алгоритмов при значительных изменениях скоростей и нагрузок на валу. Важное значение для электропривода имеет и соблюдение температурных режимов его элементов во всех режимах работы. Определенные разработчиком стратегия ШИМ и алгоритм энергоэффективного управления оказывают взаимное влияние как на температуру силовых ключей инверторов преобразователей частоты, фазных обмоток двигателя и его элементов, так и на потери в этих частях привода. Обозначенная проблема проектирования электропривода с двигателем двойного питания может быть отнесена к классу многокритериальных детерминированных статических задач теории принятия решений. В статье осуществлена обобщенная постановка задачи поиска наилучшего решения и обозначены основные проблемы этой процедуры, имеющие концептуальный характер - необходимость нормализации локальных критериев, определение области компромисса, выбор схемы компромисса и соответствующего ей принципа оптимальности, учет приоритета критериев.
Бесплатно
Теплообмен в топках котельных агрегатов с асимметрией - парадигма-2
Статья научная
На основе рассмотрения пяти схем газовых потоков в топках котельных агрегатов (КА) - фронтальной, встречной, встречно-смещенной, тангенциальной и подовой - анализу подвергнуты первые три, применяемые на КА с призматической формой топки. При расположении горелочных устройств на фронтальной и задней стенках рассмотрены процессы с формой начальной относительной температурой при x = 0 постоянной и переменной. Для удовлетворения корректности требований начальных условий вначале рассматриваются постоянная температура, равная средней по сечению канала при x = 0, далее для определения температуры ограждения tw определяется средний радиационный тепловой поток в направлении горизонтальной координаты.Температурный скачок определен как разность радиационных температур газового потока и ограждения. Уравнение теплового баланса приведено к каноническому виду линейного двухпараметрического дифференциального уравнения, которое исследуется при постоянной и переменной по сечению канала температуре. Это уравнение решено при уточнении констант интегрирования, и полученное решение позволяет определитьчисло Нуссельта в функции его аргументов.
Бесплатно
Статья научная
Разработана конструкция термохимического реактора для бескислородной паровой конверсии метана с частичным окислением продуктов конверсии с целью обеспечения автотермичности процесса. Реактор разделен на нижнюю зону слоя с каталитической насадкой, в которой происходит конверсия метана, и верхнюю, где организован отвод из реактора части продуктов конверсии и окисление оставшейся части для обеспечения необходимой температуры слоя. Представлены результаты экспериментальных исследований реактора, включающие определение вертикальной эффективной теплопроводности псевдоожиженного слоя электрокорунда, заторможенного алюмо-никелевой каталитической насадкой КСН-2, температуры и состава продуктов конверсии. Разработана стационарная одномерная модель паровой конверсии метана в однородном псевдоожиженном слое, заторможенном каталитической насадкой. Расчетный и экспериментальный составы продуктов конверсии метана при соотношении CH4:H2O=1:1 и температуре на выходе из слоя около 1000 °С удовлетворительно совпадают. Продукты конверсии могут применяться в качестве восстановительных атмосфер, например, при переделе железорудного сырья.
Бесплатно
Технико-экономическая эффективность виброзерноочистительной машины с регулируемыми параметрами
Статья научная
Рассмотрены вопросы технико-экономических аспектов от использования регулирования кинематических параметров виброзерноочистительной машины.
Бесплатно
Технико-экономические аспекты развития региональной теплоэнергетики
Краткое сообщение
Технико-экономический анализ различных вариантов развития теплоэнергетики подтвердил эффективность и приоритетность энергосберегающих решений, а также перспективность энергетических технологий на топливных элементах.
Бесплатно
