Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Тренажёр «Оперативные переключения в электроустановках»
Краткое сообщение
Создан виртуальный тренажер «Оперативные переключения в электроустановках», ориентированный на использование в учебном процессе при подготовке дипломированных специалистов по направлению «Электроэнергетика».
Бесплатно
Тяговый электропривод активного прицепа трубовоза
Статья научная
В статье рассматривается электропривод активного прицепа, который является составной частью трубовоза для перевозки труб большого диаметра, необходимых при прокладке нефте- и газопроводов в условиях бездорожья. Благодаря электроприводу резко увеличивается проходимость трубовоза по болотистой местности и облегчается его управление. Указанные привлекательные качества проявляются, если колеса прицепа выполнить приводными, а кинематическую схему привода одноступенчатой. При этом обращается внимание на то, что мощность электропривода будет составлять 20-25 % от номинальной мощности основного тягача, с расширенным диапазоном регулирования по скорости. Для решения поставленной задачи были положены методы, разработанные профессором Филатовым для электроприводов моталок станов холодного проката. Метод предполагает двухдиапазонное регулирование момента. Но такой подход требует применения электрических машин с большим коэффициентом перегрузки по моменту (до 10 крат от номинального момента). Такие перегрузки обеспечивает электропривод с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения. В статье предлагаются методики, позволяющие выбрать рациональные соотношения величин поддиапазонов регулирования момента.
Бесплатно
Удельные массогабаритные показатели электроприводов
Статья научная
В статье рассматриваются удельные массогабаритные показатели разных типов электроприводов и пути их улучшения. Для сопоставления удельных показателей синхронных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов был выбран критерий минимума суммарных потерь, который ранее предлагался профессором Вагати. Удобство этого критерия состоит в том, что он позволяет, не прибегая к сложным электромагнитным расчетам, выбирать оптимальное значение номинальной скорости. Для сопоставления удельных показателей классического асинхронного электропривода было выбрано выражение электромагнитного момента, предложенное профессором Копыловым для классических электрических машин. Уравнение, устанавливающее связь между электромагнитным моментом и геометрическими параметрами электрической машины, позволило выделить «слабые» звенья в асинхронном двигателе и объяснить его предельные показатели. В электроприводе с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения обращается внимание на возможность создания электромагнитного момента высшими гармониками тока. Показано, что проектируя электрические машины с учетом особенностей совместной работы полупроводникового преобразователя и двигателя, можно улучшить удельные показатели электропривода до 30 %. В работе отмечается, что применение новых подходов способствует расширению перегрузочной способности электропривода, а следовательно, его применению на объектах с тяжелыми и сверхтяжелыми условиями эксплуатации.
Бесплатно
Удельные показатели электропривода с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения
Статья научная
Приводятся удельные показатели (массогабаритные, энергетические, стоимостные) электропривода с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения в сравнении с системой преобразователь частоты - асинхронный двигатель (ПЧ-АД).
Бесплатно
Улучшение синхронизации параллельного активного силового фильтра с питающей сетью
Статья научная
Рассмотрены особенности синхронизации трехфазных параллельных активных силовых фильтров с питающей сетью. Предложена усовершенствованная топология блока синхронизации, которая позволила улучшить стабильность синхронизации. Улучшение работы блока синхронизации достигнуто введением полосовых фильтров для фильтрации входных сигналов блока синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты. Выполнен синтез цифрового полосового фильтра второго порядка с бесконечной импульсной характеристикой. Проведено имитационное моделирование трехфазного параллельного активного силового фильтра с предложенной топологией блока синхронизации. Проведенные эксперименты на лабораторной установке - прототипе трехфазного активного силового фильтра - подтвердили результаты, полученные в ходе имитационного моделирования.
Бесплатно
Улучшение энергетических и повышение надежностных показателей электроприводов буровых установок
Статья научная
Современные электроприводы, применяемые в нефтегазовом секторе, выполняются по двухуровневым схемам силовых цепей на напряжение до 1 кВ и имеют модульное шкафное исполнение. С целью обеспечения бесперебойной работы критически важных объектов нефтегазового применения представлены способы улучшения путем оптимизации количества фаз модульных преобразователей частоты. Методом численного анализа были выведены критерии оптимизации количества фаз силовых цепей преобразователя по стоимости, электрическим потерям и надежности, основанные на данных стоимости двухуровневых преобразователей частоты. Дано экономическое обоснование снижения капитальных и эксплуатационных затрат при применении многоуровневых преобразователей частоты. Выявлено, что предложенные методы оптимизации позволяют снизить электрические потери благодаря снижению перенапряжений на электромеханическом преобразователе, а также снижению перенапряжений в звене постоянного тока. Повышение надежности обуславливается работоспособностью электромеханического преобразователя в случае отказа одной из его фазной обмотки, с учетом снижения установленной мощности. Представлены результаты внедрения многоуровневых преобразователей частоты «МОМЕНТУМ» серии МТ-1000/МТ-2000 компании ООО НТЦ «Приводная техника».
Бесплатно
Управление тиристорными возбудителями высоковольтных синхронных двигателей
Статья научная
Представлены системы управления тиристорными возбудителями высоковольтных синхронных двигателей на примере модернизации нерегулируемых электроприводов насосных станций на их частотно-регулируемый синхронный электропривод.
Бесплатно
Управление тиристорными ключами на первичной стороне вольторегулирующих трансформаторов
Статья научная
Статья посвящена анализу работы тиристорных ключей на первичной стороне вольтодобавочных и вольтовычетающих трансформаторов. Показана взаимосвязь углов выключения тиристорных ключей и начальной магнитной индукции на момент их включения. Даны рекомендации по выбору углов включения тиристорных ключей, обеспечивающих работу трансформаторов без выбросов тока намагничивания. Предложена схема компенсации тока холостого хода вольтодобавочного трансформатора, позволяющая управлять тиристорными ключами с фиксированным углом включения при изменении тока нагрузки почти от холостого хода до номинального значения. Отмечено отличие в управлении тиристорными ключами вольтодобавочного и вольтовычетающего трансформаторов. Приведены диаграммы токов, напряжений и магнитной индукции, иллюстрирующие работу вольтовычетающего трансформатора. Результаты работы могут представлять интерес для специалистов в области силовой электроники и полупроводниковой преобразовательной техники.
Бесплатно
Статья научная
Приведены основные результаты разработки и исследования нового принципа управления устройством регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН), который обеспечивает согласованную работу последнего с электрическими режимами сталеплавильных агрегатов, компенсирующих устройств, устанавливаемых в системе электроснабжения дуговых печей (ДСП) высокой и сверхвысокой мощности, и питающей сети. Предложенный принцип заключается в предварительном определении рабочих диапазонов напряжений на первичной стороне сетевого трансформатора для всех ступеней РПН с учётом существующих ограничений как со стороны электросталеплавильного комплекса, так и со стороны питающей сети. Для реализации переключений ступени РПН по новым алгоритмам проведено усовершенствование системы автоматического управления статического тиристорного компенсатора (СТК) путем ее дополнения блоком определения номера ступени РПН сетевого трансформатора. Проведен анализ проблемы рационального переключения ступеней РПН сетевых трансформаторов, питающих электросталеплавильные комплексы, в условиях сильных отклонений напряжения в питающей сети на примере трех российских металлургических предприятий. Рассмотрены особенности выбора положений РПН сетевых трансформаторов при двух режимах управления СТК: обеспечение нулевого потребления реактивной мощности из питающей сети и поддержание уровня напряжения в точке общего подключения дуговых печей и СТК на согласованном уровне. Эффект от предложенных решений определен на основе результатов, полученных с помощью математических моделей электросталеплавильных комплексов, разработанных в приложении Simulink математического пакета MATLAB. Рассмотрены пути дальнейшего совершенствования принципов согласованного функционирования устройства автоматического регулирования напряжения трансформатора (АРНТ) с режимами сталеплавильных агрегатов, компенсирующих устройств и питающей сети.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы технические возможности способа ограничения параметров обратного энергетического потока асинхронного двигателя как средства управления его электромагнитными параметрами на основе применения короткозамыкаемой обмотки статора. Это обусловлено необходимостью подавления обратной ЭДС асинхронного двигателя многомашинного электротехнического комплекса (ЭТК) участка шахты, находящегося в состоянии свободного выбега после защитного отключения электросети. Установлено, что в подобных ЭТК асинхронные машины средней и большой мощности способны создавать продолжительные по времени обратные энергетические потоки, наличие которых создает прецедент поддержания опасного состояния электротехнического комплекса в том случае, если причиной защитного отключения стало короткое замыкание в силовом присоединении или утечка тока на землю. Известные и разработанные в настоящее время технические средства выявления аварийного состояния электросети автономными средствами действуют на основе контроля параметров со стороны присоединений двигателей, что определяет практическую актуальность представленного исследования в области рационального направления технической реализации устройства подавления обратных энергетических потоков. Основная идея статьи раскрыта в обосновании структуры модели асинхронного двигателя, представленного как электрогенерирующее звено с дополнительной обмоткой статора, предназначенной для формирования воздействия в отношении электромагнитных параметров двигателя. Исследованы процессы, происходящие при создании короткого замыкания в указанной обмотке с учетом существующих типоразмеров силовых трансформаторов, применяемых в современных ЭТК участка шахты и кабельной сети. Определены параметры дополнительной обмотки статора, позволяющие снизить до безопасных значений токи и напряжения в цепи действия обратных энергетических потоков АД и продолжительность существования обратной ЭДС на безопасном уровне.
Бесплатно
Управление электропитанием светильников с использованием методов нечеткой логики
Статья научная
Рассмотрены локальные и распределенные системы управления электропитанием светильников наружного освещения. Предложены алгоритмы выбора режима электропитания с использованием методов нечеткой логики. Приведены результаты моделирования в среде MATLAB. Показана экономическая эффективность.
Бесплатно
Управление электроэнергией и сервис-ориентированные сети
Статья научная
Рассмотрена система управления энергией в локальной электрической сети низкого напряжения Smart Grid. Обосновываются необходимые свойства и вопросы устройства сети, ее характеристики. Для управления электроэнергией в локальной сети предлагается использовать модель по примеру проникающей сервис-ориентированной сети.
Бесплатно
Упрощенная модель определения узловых цен на рынке электроэнергии
Краткое сообщение
Разработана математическая модель, в которой учет режимных ограничений осуществлен по методу Лагранжа, а для учета потерь использованы R-схема и коэффициенты токораспределения. Проведены сравнительные расчеты для виртуальной энергосистемы и для первой ценовой зоны, подтвердившие возможность использования метода для целей прогнозирования узловых цен.
Бесплатно
Уровни напряженностей магнитных полей от высших гармонических составляющих выпрямленного тока
Статья научная
Приведены источники электромагнитных полей, которые оказывают вредное воздействие на электротехнический персонал, обслуживающий электроустановки. Рассматривается в зависимости от схемы выпрямления (6-, 12-, 24-х пульсовые) спектр высших гармонических составляющих выпрямленного тока. У 12-пульсовых преобразователей в кривой первичного выпрямленного тока помимо основной гармоники с частотой 50 Гц от электрооборудования переменного тока выпрямительной установки присутствуют высшие гармонические составляющие выпрямленного тока с частотами, начиная с одиннадцатой (11; 13; 23; 25 и т. д.), а у 24-пульсовых преобразователей в кривой первичного выпрямленного тока помимо основной гармоники с частотой 50 Гц присутствуют высшие гармонические составляющие выпрямленного тока с частотами, начиная с двадцать третьей (23; 25 и т. д.). Показано, что наиболее безопасным с точки зрения воздействия напряженности магнитного поля на электротехнический персонал тягового электроснабжения является 24-пульсовый выпрямитель, имеющий минимальный спектр частот: 50; 1150 и 1250 Гц. Проведен расчет напряженности магнитного поля выпрямленного тока на рабочих местах в зоне «+» и «-» шины РУ-3,3 кВ методом наложения без учета влияния земли. Выявлено, что на тяговых подстанциях даже при наличии сглаживающего фильтр устройства на персонал воздействует целый ряд гармонических составляющих магнитного поля выпрямленного тока, предельно допустимые уровни которых в настоящее время в России не нормируются и их вредное воздействие на электротехнический персонал до недавнего времени не рассматривалось.
Бесплатно
Устройство гашения поля - выключатель с вольт- амперной характеристикой, формируемой тиристорами
Краткое сообщение
В статье рассматривается выключатель с вольтамперной характеристикой формируемой тиристорами, позволяющий комплексно решать задачи гашения поля синхронного генератора, защиты цепи постоянного тока от перенапряжений и реализующий функции резистора самосинхронизации.
Бесплатно
Устройство для электротермической обработки почвы защищенного грунта
Статья научная
Рассмотрены методы обеззараживания почвы. Показана возможность применения электротермической обработки почвы защищенного грунта и ее преимущества.
Бесплатно
Устройство отбора мощности из линии электропередачи
Статья научная
Для отбора мощности из полуволновой электропередачи предлагается использование устройства, которое стабилизирует напряжение у нагрузки при изменении её мощности от нуля до максимального значения. При отборе мощности из полуволновой электропередачи режим напряжения в промежуточной системе отбора мощности должен соответствовать допустимым пределам и не оказывать влияния на режим передачи натуральной мощности по линии. С целью регулирования напряжения в линии предлагается использовать линейный регулятор-стабилизатор напряжения - тиристорный стабилизатор параметров в месте отбора мощности из полуволновой электропередачи. При этом для регулирования используется способ встречного регулирования напряжения в функции тока нагрузки, которая позволяет следить за изменением тока нагрузки с помощью трансформаторов тока, включенных в магистральную линию и линию отбора мощности.
Бесплатно
Статья научная
При планировании нормальных режимов одной из задач является снижение потерь в электрической сети активной мощности на передачу реактивной при работе генераторов по электрическому графику. Снижения потерь можно достигнуть путем перераспределения реактивных мощностей, вырабатываемых генераторами. Однако реактивные мощности синхронных генераторов обуславливают их запас статической устойчивости и зависят от величины реактивных нагрузок, особенно включенных на генераторном напряжении, что ограничивает диапазон регулирования. В связи с изложенным задача определения оптимальных параметров режима генераторов для заданного диапазона реактивных нагрузок является актуальной. Разработан алгоритм, позволяющий определить оптимальный режим работы собственной электростанции по реактивной мощности с учетом реактивных нагрузок и запаса статической устойчивости, представляющий собой научную новизну. При создании алгоритма использовались методы последовательного эквивалентирования для расчета установившихся режимов, динамического программирования для оптимизации параметров режима и последовательного утяжеления для анализа статической устойчивости. Разработанный алгоритм положен в основу программного комплекса «КАТРАН», позволяющего произвести выбор оптимальных режимов и анализ статической устойчивости промышленных генераторов. Программный комплекс может быть применен при определении оптимальных режимов в крупных промышленных энергоузлах, содержащих собственные электростанции и распределенную нагрузку.
Бесплатно
