Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 802
Статья научная
Приведены зависимости электромагнитного момента и коэффициента эффективности якорной обмотки для различных типов коммутации при произвольном числе фаз. Дан сравнительный анализ двух типов коммутации.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению пульсаций давления в проточной части гидротурбин, возникающих вследствие вихревых структур в неоптимальных режимах работы гидротурбины. Проведено прямое сравнение подходов по выделению синхронной и асинхронной составляющей в сигналах пульсаций давления, а также с использованием разложения на азимутальные моды. Пульсации давления измерялись с помощью четырех акустических датчиков при варьировании режимов работы модели гидротурбины. Сравнение пульсаций давления проведено в геометрии с поворотной частью (коленом) и в прямой конической отсасывающих труб гидротурбины. Показано, что уровень пульсаций давления одинаков для двух типов отсасывающих труб. Методическое различие в применении двух подходов по выделению пульсаций давления в потоке не выявлено. Результаты работы будут полезны при разработке новых способов подавления спирально-вихревых структур в неоптимальных режимах работы гидротурбин с целью увеличения их общего коэффициента полезного действия.
Бесплатно
Статья научная
Приведены основные результаты сравнительного анализа режимов работы статических тиристорных компенсаторов (СТК), устанавливаемых в системах электроснабжения мощных и сверхмощных дуговых сталеплавильных печей (ДСП). Рассмотрены классические режимы регулирования СТК, которые направлены на обеспечение нулевого потребления реактивной мощности из питающей сети и на поддержание неизменного уровня напряжения в точке общего подключения СТК и ДСП. Дополнительно в статье представлено описание разработанного режима регулирования СТК, который предназначен для контроля суммарной активной мощности дуг ДСП. Исследование влияния параметров питающей сети и режима регулирования СТК на электрические характеристики ДСП проведено с помощью математической модели электросталеплавильного комплекса «ДСП-120-СТК», разработанной в приложении Simulink математического пакета Matlab. По результатам эксперимента определены основные достоинства и недостатки рассмотренных режимов регулирования СТК, даны общие рекомендации по их применению.
Бесплатно
Статья научная
В рамках данной статьи проведён сравнительный анализ наиболее распространённых систем управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и установок ковш-печь (УКП) производства ведущих зарубежных фирм, таких как Siemens VAI (Primetals Technologies), Danieli, Amec Spie, AMI, Ferrotron. В качестве критериев для сравнительного анализа выбраны требования к функционалу систем управления электрическим режимом, обеспечивающие возможность оптимальной работы печных агрегатов при минимальных производственных издержках. Проведение подобного рода анализа необходимо для решения широкого спектра задач, связанных с планированием электросталеплавильного производства, а также выбором поставщика основного технологического оборудования. Результаты выполнения сравнительного анализа имеют весомую практическую значимость, поскольку в ряде случаев по результатам исследований, направленных на оптимизацию работы печных агрегатов, отсутствует техническая возможность достижения заданных энергетических и временных показателей ввиду ограничений, которые накладывает архитектура системы управления электрическим режимом и перемещением электродов.
Бесплатно
Средства регулирования режимов электрических сетей на базе силовой электроники
Краткое сообщение
В программном комплексе RastrWin проведен анализ потокораспределения для характерного района сети, аналогичного одному из реальных, требующего увеличения надежности. Рассмотрено решение перераспределения потоков мощности с помощью устройств «гибкого» регулирования, устанавливаемых на шинах 110 кВ одной из подстанций района.
Бесплатно
Стабилизаторы напряжения автономных ветроэнергетических установок малой мощности
Статья научная
Показано, что одним из способов, улучшающих энергетические характеристики ветроэнергетических установок (ВЭУ) малой мощности, является подключение их непосредственно к потребителям электроэнергии через распределительное устройство. В этом случае необходимо стабилизировать не только напряжение источника электроэнергии из-за изменения величины и характера нагрузки, но и частоту тока из-за переменной частоты вращения ветроколеса. Приведены структурно-схемные решения стабилизаторов параметров электроэнергии ВЭУ малой мощности, выполненные с использованием современной элементной базы, и раскрыты особенности их работы, преимущества и недостатки. Предложена функциональная схема стабилизатора напряжения и частоты синхронного генератора с постоянными магнитами, содержащая неуправляемый трехфазный выпрямитель, однофазный инвертор напряжения и однофазно-трехфазный трансформатор с вращающимся магнитным полем. Раскрыт принцип работы автоматической системы управления по стабилизации параметров электроэнергии. Предложенное структурно-схемное решение позволяет улучшить КПД, показатели надежности и повысить быстродействие системы управления по стабилизации напряжения и частоты генератора электроэнергии ВЭУ. Результаты исследования повысят эффективность предпроектных работ по разработке энергоэффективных стабилизаторов параметров электроэнергии автономных ВЭУ малой мощности.
Бесплатно
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
Суррогатные модели электрофизических характеристик стеклянных деталей высоковольтных изоляторов
Статья научная
Статья посвящена построению суррогатной модели как элементу системы технического зрения для выявления внутренних дефектов в изоляционных деталях сложной формы. Для анализа электрофизических характеристик высоковольтных изоляторов с дефектами определены принципы оптимального построения физической модели, необходимой для получения имитационных данных. Также определен набор функциональных зависимостей для анализа электрической прочности образца и принципы подбора аргументов этих зависимостей. На примере стеклянной детали изолятора ПС-70Е показано, что для анализа электрической прочности изолятора достаточно суррогатной модели в виде полинома пяти переменных седьмого порядка, учитывающей изменение формы эллиптических газовых включений и их расположение. Относительная ошибка в определении основных характеристик электрического поля в дефекте по результатам имитационного моделирования и расчета по суррогатной модели составляет не более 10 %. Использование суррогатной модели позволяет выявить области, для которых в дефектах будет наблюдаться максимальная напряженность электрического поля, что дает возможность системе технического зрения оценивать потенциальную опасность дефектов. Использование полиномиальной формы суррогатной модели упрощает процесс создания модели, поскольку алгоритм построения имеет детерминированный характер. Указанное преимущество можно использовать при построении суррогатных моделей изоляционных конструкций, поскольку их физические свойства достаточно однородны во всем изделии и их можно аппроксимировать полиномиальной функцией небольшой степени. Также преимущество полиномиальной модели определялось относительной простотой получения данных имитационного моделирования.
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
