Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 812
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 и способ оценки состояния элементов заземлителей
Статья научная
Контроль за состоянием элементов заземляющих устройств востребован всегда, его цель заключается в обеспечении нормального режима работы электроустановок любого вида и назначения, а также в обеспечении электробезопасности обслуживающего персонала. Задача разработки способа и устройства, его реализующего, для диагностики заземлителей в режиме реального времени актуальна в связи со значительным прогрессом в области цифровой вычислительной техники и развитием надежных способов беспроводной передачи данных, а также в силу значительного увеличения публикаций по диагностике оборудования по состоянию, а не по регламенту. Предлагается способ оценки степени коррозии заземлителей в функции влажности грунта и тока, который по ним протекает. На основе способа разработан алгоритм и компьютерная программа на языке C++. Для реализации функции сбора, первичной обработки и передачи информации о состоянии заземлителей в реальном времени, которые необходимы для реализации предлагаемого способа диагностики заземлителей, предложено недорогое устройство. Приводится функциональная схема и принцип его действия. Данные с датчиков тока и влажности поступают в микроконтроллер на разработанном устройстве для первичной обработки, затем с помощью беспроводных сетей предварительно обработанные данные поступают в автоматизированные системы диагностики и диспетчеризации. Предлагаемый способ диагностики заземлителей и устройство, которое позволяет его реализовать на практике, снижают объем временных и трудовых затрат, а также исключают применение различных видов дорогостоящих приборов при оценке состояния элементов заземляющих устройств.
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
Учет вредных производственных факторов при оценке профессионального риска
Статья научная
В настоящее время для оценки условий труда используются показатели профессионального риска, которые зависят от воздействия на работников вредных и опасных производственных факторов. Учитывая, что вредные факторы встречаются довольно часто на рабочих местах, в данной статье рассмотрено влияние этих факторов на показатель профессионального риска. Поскольку вредные факторы учитываются классом условий труда (КУТ), то показатель профессионального риска будет зависеть от КУТ с учетом степени вредности. Для его определения авторы статьи применили известный закон Вебера – Фехнера, который учитывает зависимость между интенсивностью раздражителя и силой ощущения. Для этого классы условий труда с учетом степени вредности были обозначены соответствующими баллами, что позволило определить показатель профессионального риска работников, учитывающего вредные производственные факторы. Авторами получено выражение для расчета показателя профессионального риска, по которому построен график, показывающий, что зависимость показателя профессионального риска от класса условий труда имеет логарифмический характер. Данный показатель необходим для дальнейшего определения категорий профессионального риска работников, которые также будут зависеть от наличия опасных производственных факторов на рабочих местах.
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
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
Характеристики распыления водоугольных суспензий на основе бурого угля и пирогенетической жидкости
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик распыления водоугольных суспензий на основе бурого угля и пирогенетической жидкости. Введение в состав суспензий пирогенетической жидкости осуществлялось путем замещения ею аналогичного по массе (от 10 до 20 %) количества угля и воды. Замещение только воды пирогенетической жидкостью приводит к значительному увеличению вязкости суспензии и превращает ее в нетекучую субстанцию. По мере роста концентрации пирогенетической жидкости в составе суспензии значение кинематической вязкости изменялось на 51 и 45 % соответственно в сравнении с двухкомпонентной водоугольной суспензией за счет уменьшения концентрации и воды, и угля. Установлено незначительное влияние (изменения составляют не более 3 %) пирогенетической жидкости на плотность суспензий. Средний размер капель суспензии в области исследования на отрезке 226–350 мм от сопла форсунки снижается на 8 % в сравнении с отрезком 0–100 мм. После замещения в составе суспензии 10 и 20 % угля и воды на аналогичное по массе количество пирогенетической жидкости снижение среднего размера капель водоугольных суспензий составляет по 10 %. В целом капли наибольшего размера характерны для суспензий с добавкой 10 % по массе пирогенетической жидкости. Угол раскрытия струи для исследовавшихся составов изменялся незначительно. Его усредненное значение составило 19°. Замещение угля и воды в составе суспензий на основе бурого угля аналогичным по массе количеством пирогенетической жидкости позволяет достаточно эффективно распылять такие водоугольные суспензии.
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
