Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Факторы, определяющие работу группы ветроустановок на ограниченной территории
Краткое сообщение
Произведен анализ среднегодовых скоростей ветра для поселка Непряхино и конфигурации оптимального размещения вертикально-осевых ветроэнергетических установок (ВЭУ) в составе ветроэнергетической станции (ВЭС) на ограниченной территории. Для повышения эффективности работы станции предложены вертикально-осевые ВЭУ с мачтами разной высоты.
Бесплатно
Статья научная
Проведенный анализ особенностей функционирования известных типов феррозондов показал, что конструктивные и технологические методы повышения их эксплуатационных характеристик в рамках традиционных решений в основном себя исчерпали. Предлагается способ возбуждения феррозондов на новом физическом принципе, основанном на эффекте магнитоэлектрического взаимодействия. Анализируется и обосновывается возможность получения магнитоэлектрического эффекта в локальных неоднородностях твердотельных структур ферритовых элементов феррозондов при воздействии на них переменного электрического поля. При этом во всем объеме ферромагнитного сердечника на совпадающих частотах электромеханического и магнитного резонансов возбуждают модулирующий физический процесс в виде стоячей магнитоэлектрической волны, создающей соответствующую магнитную модуляционную структуру во всем объеме ферромагнитной системы феррозонда. Рассматривается вариант конструкции модулятора феррозонда, реализующий новый способ возбуждения феррозондов, содержащий стержневую ферромагнитную систему в виде двух ферритовых стержневых полуэлементов, расположенных соосно и состыкованных между собой ферритовым постоянным магнитом с намагниченностью вдоль оси стержней. Проведены экспериментальные исследования нового метода возбуждения феррозондов. На основе предлагаемого способа возбуждения феррозондов открываются широкие возможности для исследований в области нового направления в науке - спинтроники, в частности, прикладного использования магнитоэлектрического взаимодействия, которое можно эффективно использовать при создании феррозондов на новых физических принципах функционирования.
Бесплатно
Финансирование инвестиционных проектов в области возобновляемой энергетики
Статья научная
При смене энергетических генераций перспективным становится направление возобновляемой энергетики. Рынок инвестиций этой области является быстрорастущим. В статье проводится исследование теоретических и практических аспектов инвестиционной деятельности в области возобновляемой энергетики, анализ применяемых способов инновационного финансирования действующих проектов, разработка научно-обоснованных предложений по внедрению и использованию зарубежного опыта финансирования в РФ. Одним из лидирующих направлений возобновляемой энергетики является строительство офшорных (offshore) электростанций. Авторами рассмотрены основные проекты офшорных электростанций в европейских странах. Проведен эмпирический анализ крупных проектов, выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на их стоимость. Проанализировано состояние возобновляемой энергетики в России, выявлены актуальные проблемы и пути их решения, определен потенциал ее развития.
Бесплатно
Формирование сигналов заданий следящим преобразователям частоты в электроприводе
Статья научная
преобразователям частоты по, казалось бы, «очевидным» формулам α = sin(ωt), b = sin(ωt- 2π/3), с = sin(ωt+ 2π/3). Это видно на диаграммах интегралов сигналов заданий ∫adt, которые пропорциональны магнитным индукциям нагрузок (трансформатор, двигатель). Предложено ωt заменить на φ=∫ωdt Далее исследованы три варианта решения sin( φ ), ωsin( φ ) и dω/dt( φ ) + ω2 cos( φ ).
Бесплатно
Фрикционно-диссипативные свойства камер сгорания доменных воздухонагревателей
Статья научная
В работе рассмотрено распространение возмущений акустического характера в канале камеры сгорания доменного воздухонагревателя и проведен анализ фрикционно-диссипативных свойств канала камеры сгорания.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены режимы форсировки передачи постоянного тока на базе преобразователей напряжения (ППТН) при установившихся коротких замыканиях (КЗ) в энергосистеме. Показана возможность восстановления уровней напряжений в узлах энергосистемы. При этом выбор алгоритма работы системы управления (СУ) ППТН определяется топологией схемы сети и расчетными данными КЗ. На этапах разработки и наладки СУ для формирования алгоритмов управления для разных видов КЗ первоначально необходимы данные о реакции передачи на установившиеся режимы КЗ в энергосистеме. Управление передачей при КЗ в энергосистеме, как минимум, должно опираться на сигналы о параметрах энергосистемы в узлах примыкания ППТН и поэтому быть централизованным. Неоднозначность при создании универсальной структуры СУ, соответствующей оптимальному управлению ППТН при КЗ, приводит к выводу о том, что управление передачей должно быть не только централизованным, но и адаптивным.
Бесплатно
Функциональный синтез управления в однофазных электроприводах малой мощности
Статья научная
Рассматривается задача формализации описания движения нелинейной системы в пространстве управляемых параметров на примере коллекторного электродвигателя последовательного возбуждения с питанием от вентильного преобразователя в области прерывистого тока на основе спектрального метода, а также определения функциональных зависимостей регулируемых координат движения. В статье представлены данные о влиянии скорости двигателя на изменение его динамических параметров. Приведены аппроксимированные зависимости, позволяющие осуществить формирование корректирующего сигнала с помощью типовых линейных звеньев. Результаты исследования могут быть полезны при разработке систем электропривода как электрифицированного инструмента, так и тяговых электроприводов для обеспечения оптимумов по быстродействию и минимума потерь в динамических режимах.
Бесплатно
Статья научная
Выполнено распределение по периодам ввода в эксплуатацию сетевых трансформаторов подстанций и трансформаторов энергоблоков тепловых электростанций ОАО «ММК». Показано, что более половины трансформаторов напряжением 35 кВ и выше находится в эксплуатации сверх нормативного срока. Выполнен анализ удельной повреждаемости сетевых и блочных трансформаторов. Сделан вывод о целесообразности их дальнейшей эксплуатации при условии внедрения диагностического оборудования.
Бесплатно
Ценологическое моделирование электропотребления предприятий АПК
Краткое сообщение
Рассматривается ценологическое моделирование электропотребления предприятий агропромышленного комплекса. Проводится ранжирование данных фактического электропотребления для дальнейшей аппроксимации полученного множества данных функциями различного вида.
Бесплатно
Статья научная
В статье изложены предложения по корректировке динамики асинхронных электроприводов с частотным регулированием, используемых в производственном оборудовании. В ряде научных трудов как российских, так и зарубежных исследователей представлены различные способы улучшения статических и динамических характеристик асинхронных электроприводов для применения их на промышленных линиях с высокими требованиями к показателям качества регулирования этих приводов. Ранее авторами было показано, что положительная динамическая связь по активной составляющей тока статора двигателя (dynamic positive feedback (DPF)) значительно улучшает статическую точность поддержания скорости и качество динамических процессов. Однако аппаратная реализация этой коррекции в приводах производственных механизмов на основе аналоговых элементов существенно снижает ее технико-экономическую эффективность. В предлагаемой статье показано, как такую же коррекцию можно реализовать на промышленных контроллерах, изначально предназначенных для работы с преобразователями частоты (ПЧ) в качестве устройств, управляющих технологическими режимами работы механизмов. Показано, что такой подход открывает широкие возможности для совершенствования алгоритмов управления асинхронными электроприводами в рамках стандартного программного и аппаратного обеспечения.
Бесплатно
Цифровая модель процессов в топке котла
Статья научная
Нормативный метод (НМ) теплового расчета котлов, неоднократно подтвержденный и уточненный, содержит структуру идей и методов, которые были сохранены и адаптированы при переходе к цифровым технологиям. В применении к анализу тепловых процессов в топке котла с факельными топками это потребовало преобразования большого массива исходных и справочных данных, которые без изменения не могут применяться в цифровых технологиях, в том числе при использовании ЭВМ. Это касается графических и табличных данных, которые занимают до 80 % объема НМ. Основными нормативными элементами цифровой модели в данном случае являются: температура адиабатного горения топлива, коэффициент ослабления излучения топочной средой, степень черноты топки с учетом размера излучающего слоя, коэффициент тепловой эффективности экранов топки, результирующее число Больцмана и финальное расчетное значение температуры газа на выходе из топки. Применение конкретных данных для котла с D = 400 т/ч позволило уточнить структуру аналитических зависимостей, а также величину отклонений величин от нормативных в конечных значениях температуры. Разработан переход к зависимостям с учетом тепловой мощности котла и вида топлива. Адаптация цифровой модели к условиям котла при использовании всех видов топлива позволила определить средние значения отклонений конечных параметров. Количественно весь материал соответствует нормативным данным, представлен в цифровом формате и методически отвечает пакету Mathcad-15. В отличие от известных работ в этой области все факторы, влияющие на тепловой баланс, представлены аппроксимациями с учетом переменности температуры.
Бесплатно
Цифровая модель теплового баланса котла
Статья научная
Нормативный метод (НМ) теплового расчета котлов, неоднократно подтвержденный и уточненный, содержит структуру идей и методов, которые были сохранены и адаптированы при переходе к цифровым технологиям. В применении к анализу теплового баланса котла с факельными топками это потребовало преобразования большого массива исходных и справочных данных, которые без изменения не могут применяться при использовании ЭВМ. Это касается графических и табличных данных, которые занимают до 80 % объема НМ. Для получения корреляционных зависимостей применен метод неизвестных коэффициентов, достаточно простой и надежный, с включением проверочного алгоритма, в случае равноотстоящих аргументов - это коэффициенты Грегори - Ньютона. Как показал предварительный анализ, практически для всех зависимостей достаточен полином второй степени, иногда заменяемый двумя полиномами. Методом варьирования определяющих факторов в области номинальных значений ±20 % получен отклик модели в виде изменения расхода топлива. Количественно весь материал соответствует нормативным данным, представлен в цифровом формате и методически отвечает пакету Mathcad-15. В отличие от известных работ в этой области все факторы, влияющие на тепловой баланс, представлены аппроксимациями с учетом переменности температуры и давления.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается принцип построения частотно-широтно-импульсного регулятора переменного напряжения с синхронной системой управления на базе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя. Приведена структурная схема регулятора и временные диаграммы его сигналов для исправного состояния системы управления и катастрофического отказа одного из каналов регулирования.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается принцип построения частотно-широтно-импульсного регулятора переменного напряжения в составе системы управления сушильной камеры 120ЕК электроцеха ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Приведены структурная схема и временные диаграммы работы регулятора, а также преобразователя значения комплексного сопротивления изоляции, осуществляющего непрерывный контроль за ходом технологического процесса при сушке обмоток электротехнического изделия.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается принцип построения регулятора переменного напряжения с частотно-широтноимпульсной модуляцией, способного адаптироваться к нестационарным параметрам источника электроснабжения. Приведена структура системы управления и ее временные диаграммы сигналов. Показано, что подобного рода регуляторы имеют практически неограниченный диапазон регулирования, повышенную точность и помехоустойчивость, обусловленную применением в алгоритме управления метода интегрирующего развертывающего преобразования. Разработана система управления сушильной камерой, в состав которой входит адаптивный регулятор переменного напряжения и система «непрерывного» контроля изоляции изделия, подвергаемого термообработке. Статья предназначена для научных и инженерных работников, специализирующихся в области силовой преобразовательной техники, а также может представлять интерес для студентов энергетического направления.
Бесплатно
Численная аппроксимация конвективного граничного условия для сеток с подвижными узлами
Статья научная
Обычно для решения уравнения теплопроводности в областях с переменными во времени границами применяют метод ловли границы в узел пространственной сетки, что обуславливает необходимость использования при расчетах переменного шага по времени, кроме того, переменным будет и число пространственных узлов. Однако во многих случаях более предпочтительным может быть метод сеток с подвижными узлами, в этом случае нет необходимости в изменении числа пространственных узлов и шага по времени. В данной работе для сеток с подвижными узлами рассмотрена задача аппроксимации конвективного граничного условия. Непосредственная замена производных в граничном условии конечными разностями приводит к большой погрешности вычисления температуры поверхности и, вследствие этого, и всего температурного поля тела. При использовании сетки с постоянным шагом по пространству с целью повышения точности расчетов для конечно-разностной замены граничного условия можно использовать формулу Бека. В литературе для сеток с подвижными узлами формулы, аналогичной формуле Бека, нет, поэтому возникает задача по определению такой формулы. Для решения поставленной задачи аппроксимации применен метод теплового баланса для элементарной ячейки у поверхности тела. Выполнена апробация полученной конечно-разностной формулы, в том числе и с помощью вычислительного эксперимента. Полученные результаты могут быть использованы при построении вычислительных схем метода сеток с подвижными узлами.
Бесплатно
Численная оценка вероятностного распределения перетоков мощности
Статья научная
Состояние вопроса. Значения перетоков активной мощности используются для контроля соблюдения требований к устойчивости энергосистем при планировании и управлении электроэнергетическим режимом. Для выполнения расчетов создаются математические модели электрической сети. При этом величины мощностей прогнозного суточного графика нагрузки находятся расчетным путем в соответствии с правилами их определения, то есть задаются конкретными значениями на отдельных временных интервалах. Однако реальные значения мощностей нагрузок не являются постоянной величиной на рассматриваемом интервале и в общем случае могут быть представлены некоторым интервалом, внутри которого находятся фактические значения. Параметры электрической сети также изменяются во времени под воздействием внешних факторов, таких как сезонные изменения, погодные условия, случайные происшествия и другие. Иными словами, при создании модели электрической сети применяется ряд допущений. В данной статье предлагается применить метод Монте-Карло для моделирования режимов работы рассматриваемой энергосистемы при изменении исходных величин мощностей нагрузок в углах сети и сопротивлений линий согласно нормальному закону распределения. Данный метод позволит определить влияние изменений указанных величин на перетоки мощности по ветвям, а также оценить величину коэффициентов запаса по статической устойчивости. Материалы и методы: Метод Монте-Карло (метод статистических испытаний). Результаты. Данная методика была реализована в двухузловых системах «база - генератор» и «база - нагрузка», трехузловой системе «база - нагрузка - генератор» и на модели Редькино-Арланского района энергосистемы Республики Башкортостан. Для перечисленных моделей были получены результаты перетоков активной и реактивной мощности линий для каждого успешно рассчитанного режима (без нарушения статической устойчивости), и по полученным значениям мощностей были построены их распределения и определены диапазоны изменения. После чего были рассчитаны коэффициенты запаса статической устойчивости и построены их зависимости от величины интервала изменения исходных параметров сети. Выводы. По результатам изменения диапазонов перетоков мощностей по ветвям исследуемой сети делается вывод о том, какие из них имеют наибольший диапазон колебаний значений, а также изменение мощностей в каких из узлов оказывает наибольшее влияние на величину контролируемых перетоков. Соответственно, значения мощностей в этих узлах следует задавать с большей точностью, чем в других.
Бесплатно
Статья научная
Процесс газификации биомассы (древесной, сельскохозяйственной и т. д.) может быть неустойчивым из-за низкой теплоты сгорания, а также сопровождаться образованием значительного количества смолы. Поэтому добавление угля способствует повышению эффективности переработки биомассы. С другой стороны, высокая реакционная способность биомассы может способствовать стабилизации режимов горения и газификации низкореакционных топлив, таких как угли высокой степени метаморфизма или коксовые остатки нефтепереработки. Совместная газификация топлив с существенно отличающимися свойствами не только смещает оптимальные режимы работы газогенератора (по удельному расходу окислителя и условиям шлакования), но и существенно влияет на процессы, связанные с подготовкой горючего газа к использованию в камере сгорания или каталитическом реакторе. В работе проведено численное исследование стационарных режимов газификации угольной пыли с добавлением биомассы в поточном газогенераторе с парокислородным дутьем. Получены расчетные зависимости эффективности процесса от управляющих параметров: доли биомассы в смеси с углем и удельного расхода кислорода.
Бесплатно
Статья научная
Газификация твердого топлива позволяет повысить техническую и экологическую эффективность использования твердого топлива в энергетике. Обычно газогенераторы большой единичной мощности работают по принципу несущего потока: пылеугольное топливо увлекается дутьем и за время пребывания в реакторе претерпевает стадии превращения в горючие газы. В работе исследуется одноступенчатый процесс паровоздушной газификации угля с предварительным подогревом дутья. Для этого используется математическая модель, включающая одномерные уравнения переноса и химических превращений топлива и газовой смеси. С помощью расчетов определены основные характеристики процесса газификации и их зависимость от управляющих параметров: температуры подогрева воздуха, избытка окислителя и расхода пара.
Бесплатно
Статья научная
Требования к повышению коммутационной способности элегазовых выключателей, диктуемые электросетевыми компаниями вследствие увеличения расчётных токов короткого замыкания в сетях 110 кВ и выше, в настоящее время являются сложной технико-экономической задачей. Очевидно, что материальные затраты на такое мероприятие высоки и перед созданием прототипа нового оборудования или модернизации существующего необходимо произвести расчёт сложнейших комплексных физических процессов гашения дуги, происходящих в дугогасительном устройстве элегазового выключателя высокого напряжения при отключении токов короткого замыкания. Последнее сводится к задаче моделирования процессов взаимодействия дуги отключения с неизотермическим потоком элегаза. В статье исследуется возможность решения вышеописанной задачи в численном программном комплексе при учёте дуги в форме источника температурного нагрева на основе экспериментальных данных измерения температуры ствола дуги при отключении симметричного тока короткого замыкания 10 кА. Расчёты проводились при коммутации автокомпрессионного дугогасительного устройства элегазового выключателя 110 кВ. Приведены результаты изменения давления и массового расхода в подпоршневой области, скорости, температуры в зависимости от хода контактов. Разработанная модель взаимодействия дуги отключения с потоком элегаза также использована для моделирования процесса отключения симметричного тока короткого замыкания 25 кА в реальном автокомпрессионном дугогасительном устройстве.
Бесплатно
