Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Импульсное управление асинхронным двигателем с фазным ротором
Статья научная
Приводятся принцип работы, расчетные характеристики, уравнения математической модели асинхронного электропривода с импульсным управлением. Обращается внимание на его высокие энергетические и благоприятные эксплуатационные характеристики.
Бесплатно
Импульсные регуляторы тока в электроприводах переменного тока с импульсно-векторным управлением
Статья научная
Показана целесообразность применения в электроприводах переменного тока с импульсно-векторным управлением импульсных регуляторов тока, изменяющих свои свойства при переменных скоростях вращения.
Бесплатно
Интегрирующая интервало-кодовая синхронизация реверсивных тиристорных преобразователей
Статья научная
Рассматриваются принципы построения адаптивных к нестабильности напряжения сети каналов синхронизации реверсивного тиристорного преобразователя, выполненных на основе интервало-кодового алгоритма обработки данных с выходов интегрирующих развертывающих преобразователей, синхронизированных с напряжением сети. Приведены структуры устройств синхронизации на основе трехразрядного двоичного счетчика и программируемой логической матрицы, а также временные диаграммы сигналов.
Бесплатно
Статья научная
Дается краткий анализ причин отказов ведомых сетью вентильных преобразователей. Отмечается, что слабым звеном их структур являются устройства синхронизации, подверженные действию помех со стороны источника электроснабжения.Рассматривается принцип построения тиристорного регулятора переменного напряжения (ТРН) на базе синхрофазосдвигающего устройства (СФС), совмещающего в себе функции регулятора, устройства синхронизации (УС), фазосдвигающего устройства и генератора «пакета» высокочастотных импульсов управления тиристорами. Силовой блок ТРН выполнен по схеме «тиристор - диод». Приведены функциональная схема ТРН, предназначенного для дискретно регулируемых асинхронных электроприводов. ТРН работает по принципу ограничения пускового тока асинхронного электродвигателя на заранее заданном уровне. Представлена структурная схема системы управления и канала синхронизации, выполненных на базе интегрирующих развертывающих преобразователей (РП). Определены условия синхронизации РП гармоническим сигналом и биполярными прямоугольными импульсами со средним нулевым значением. Даны основные аналитические соотношения, описывающие статический режим работы РП. Отмечена способность синхронизированного РП адаптироваться к параметрам напряжения сети. Приведены диаграммы сигналов канала синхронизации и преобразователя аналогового сигнала в уголуправления силовыми тиристорами.Кратко изложены основные результаты промышленного внедрения ТРН. Отмечено, что в результате реконструкции прекратились аварийные отказы электрооборудования и травматизм обслуживающего персонала.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается интегрирующее устройство синхронизации (УС) с псевдоследящей фиксацией точек естественной коммутации напряжения сети. Устройство предназначено для вентильных преобразователей, работающих в условиях высокого уровня внешних помех и коммутационных искажений напряжения сети. Проведено моделирование УС и получены рекомендации по выбору соотношения частоты собственных автоколебаний развертывающего преобразователя и частоты напряжения сети. Показано, что устройство синхронизации обладает высокой помехоустойчивостью со стороны синхронизирующего канала, а также свойством адаптации к колебаниям амплитуды напряжения сети. Объяснены причины, по которым данный тип УС не рекомендуется использовать в системах управления с питанием от автономных источников электроснабжения, где «просадки» напряжения сети могут сопровождаться нестабильностью его частоты. Даны практические рекомендации по выбору параметров УС и рациональным областям его применения.
Бесплатно
Интегрирующий аналого-цифровой датчик нулевого тока
Статья научная
Рассматривается новый принцип построения аналого-цифрового датчика нулевого тока (ДНТ) на основе интегрирующего развертывающего преобразователя (РП), предназначенного для систем управления реверсивными тиристорными преобразователями (ТП) с раздельным управлением. Приведены структурная схема и временные диаграммы его сигналов. Показано, что применение интегрирующего развертывающего преобразователя позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость, а цифровой алгоритм обработки данных - повышенную точность работы.
Бесплатно
Информационное обеспечение электромехатронных преобразователей
Статья научная
Рассмотрены варианты информационного обеспечения (ИО) электромехатронных преобразователей (ЭМТП), отличающиеся достоверностью формирования составляющих перемещения. Показаны преимущества единого информационного обеспечения (ЕИО) и предложен пример его реализации на основе микроэлектронного преобразователя (МЭП) выходных сигналов фазовращателя (ФВ).
Бесплатно
Искажение электрического поля телом человека
Статья научная
Приведены результаты численного моделирования искажения внешнего равномерного электрического поля телом человека. Выполнен анализ влияния антропометрических характеристик человека и свойств его обуви на степень искажения электрического поля.
Бесплатно
Статья научная
Гидроэнергетические ресурсы Челябинской области оцениваются в 0,26 млн кВт, а технический гидроэнергетический потенциал составляет порядка 0,94 млрд кВт⋅ч. Однако ни наличие программ по развитию гидроэнергетики, ни благоприятные условия для выработки электроэнергии, ни технико-экономические обоснования проектов ГЭС не улучшают ситуацию в сфере гидроэнергетики в области. Неуклонно возрастающий дисбаланс электроэнергии в Челябинской области стал поводом для новой попытки актуализировать указанную проблему. Реализация идеи разработки программы развития гидроэнергетики Челябинской области не только поможет решить проблему энергодефицита в регионе, но и станет важным шагом на пути российских исследований в области гидроэнергетики в международном контексте перехода на возобновляемые источники энергии. Как показывают исследования, основной гидроэнергетический потенциал Челябинской области сосредоточен в горнозаводской зоне. Поэтому основой развития гидроэнергетики региона целесообразно считать реки данной зоны. В статье не разделяется широко распространенное мнение о категорической недопустимости создания водорегулирующих сооружений в горной зоне. Не отрицая наличия лимитирующих экологических и технологических факторов для строительства водорегулирующих сооружений в горной зоне, в статье обращаем внимание на то, что они некритичны и полностью решаемы путем поиска компромиссов, в том числе выбора оптимального места для размещения гидравлического оборудования ГЭС. Цель данной статьи - показать значимость и перспективность развития гидроэнергетики региона, основанной на использовании гидроэнергетического потенциала стока рек горнозаводской зоны Челябинской области.
Бесплатно
Статья научная
Трансформаторы входят в состав основного оборудования электростанций, повышающих, понижающих и распределительных подстанций, различного вида преобразовательных устройств. В процессе эксплуатации масляных трансформаторов могут возникнуть повреждения или дефекты, своевременное выявление которых позволит принять меры по предупреждению их развития и сохранению работоспособности оборудования. К тяжелым последствиям приводят повреждения обмоток и главной изоляции трансформаторов из-за нарушений в работе системы охлаждения. Существующие охлаждающие устройства не всегда являются эффективными. Разработана дополнительная система охлаждения силового трансформатора с термоэлектрическими преобразователями. Принцип их работы основан на том, что в ночное время при минимальной температуре окружающего воздуха в емкости накапливается холод за счет образования на развитой поверхности ребер термоэлектрических преобразователей слоя водяного льда, таяние которого используется в самый жаркий период времени суток для дополнительного охлаждения трансформаторного масла в системе охлаждения трансформатора. Описаны два режима работы разработанного устройства. Представлено математическое описание процесса охлаждения воды. Проанализированы результаты исследований по оценке изменения теплового потока, отводимого с помощью вертикальных грунтовых теплообменников, от разных параметров. Результаты исследований показали возможность использования предлагаемой системы жидкостного охлаждения силовых масляных трансформаторов с помощью термоэлектрических модулей и ВГТО. Система позволит дополнительно в моменты пиковых тепловых нагрузок отводить до 50 % тепла. Повышение мощности трансформатора в зависимости от его рабочих характеристик составит 25-40 %.
Бесплатно
Статья научная
В статье выполнены теоретические исследования применения технологии промышленной Smart Grid системы для главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 с точки зрения генерации реактивной мощности. Типовые особенности основного силового электрооборудования главного электропривода прокатной клети позволяют организовать управления потреблением или генерированием реактивной мощности. Генерирование или потребление реактивной мощности может быть осуществлено с помощью управления двухзвенными преобразователями частоты с активными выпрямителями напряжения. На базе экспериментальных и расчетных данных для марки стали X70 было определено, что генерация реактивной мощности возможна в больших диапазонах во время черновых проходов. Наиболее актуально использовать данный метод управления, когда рядом с точкой их подключения параллельно работают установки с нелинейной нагрузкой. Данный метод управления перспективно использовать только совместно с технологией промышленной Smart Grid системы. Промышленная Smart Grid система должна осуществлять на верхнем уровне управления мониторинг в реальном времени величин активной и реактивной мощности и формировать на локальном уровне управления преобразователями задание на генерацию или потребление реактивной мощности. Это позволит уменьшить величину потребляемой реактивной мощности с подстанции и улучшить технико-экономические показатели системы электроснабжения.
Бесплатно
Использование паровой турбины в составе солнечной опреснительной установки
Статья научная
Рассматривается возможность повышения энергоэффективности солнечных опреснительных установок за счет внедрения промежуточной секции из паровой турбины и генератора электрической энергии. Представлен разработанный экспериментальный стенд, имитирующий работу энергоэффективного комплекса очистки воды и выработки электрической энергии для различных времен года. Приведены и проанализированы результаты экспериментальных исследований, выводы и рекомендации по увеличению производительности и использованию солнечных опреснительных установок с паровыми турбинами.
Бесплатно
Статья научная
Вентильно-индукторные машины, являющиеся главной составляющей вентильно-индукторного электропривода, - перспективный и недостаточно исследованный электромеханический преобразователь энергии. Данный тип электрических машин имеет возможность расширения своей области применения практически во всех отраслях промышленности. Для создания вентильно-индукторного электропривода, конкурентоспособного на мировом рынке, имеющего высокие технико-экономические показатели, необходимо иметь достоверную, научно обоснованную информацию о взаимосвязи и степени влияния геометрических переменных магнитной системы и среднего значения электромагнитного момента. Цель данной статьи состоит в определении силы и направления связи среднего значения электромагнитного момента и варьирующихся значений геометрических размеров элементов активной части исследуемой машины. По результатам корреляционного анализа установлена степень влияния рассматриваемых конструктивных параметров активной части на среднее значение электромагнитного момента. Расчет численной величины момента осуществлялся посредством пакета прикладных программ MATLAB, взаимодействующей с программой по расчету и визуализации магнитных полей FEMM версии 4.2. Также для получения числовых значений момента был использован стохастический метод, основанный на алгоритме Монте-Карло. Проведенные в статье исследования позволяют судить о наличии соответствующей связи между исследуемыми конструктивными элементами магнитной системы и значением электромагнитного момента, а также об определенной степени их воздействия на формирование его величины.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследуется влияние величины проводимости изоляции в месте повреждения на точность ее определения и на возможность определения поврежденного участка линии в зависимости от величины проводимости в месте повреждения расчетным методом по результатам измерения режимных параметров.
Бесплатно
Исследование влияния возобновляемых источников энергии на функционирование релейной защиты
Статья научная
Современной тенденцией развития электроэнергетических систем является внедрение возобновляемых источников энергии в виде распределенной генерации. Выявлено, что одной из основных причин, сдерживающих этот процесс, является изменение при этом режимов работы энергосистем, что в свою очередь оказывает существенное влияние на функционирование устройств релейной защиты и автоматики и, как следствие, на их настройку. Экспериментально доказано снижение чувствительности и нарушение селективности действий релейной защиты распределительной сети в случае подключения к энергосистеме ветроэнергетической установки. При этом важным фактором является мощность и место подключения. Также в статье выполнен анализ существующих подходов по реализации защиты таких энергосистем. В результате теоретически доказана необходимость разработки новых методов и средств для настройки защиты и автоматики, поскольку существующие подходы либо ограничивают внедрение нового оборудования, либо сложно реализуемы, либо недостаточно гибкие.
Бесплатно
Исследование влияния возобновляемых источников энергии на функционирование релейной защиты
Статья научная
Современной тенденцией развития электроэнергетических систем является внедрение возобновляемых источников энергии в виде распределенной генерации. Выявлено, что одной из основных причин, сдерживающих этот процесс, является изменение при этом режимов работы энергосистем, что в свою очередь оказывает существенное влияние на функционирование устройств релейной защиты и автоматики и, как следствие, на их настройку. Экспериментально доказано снижение чувствительности и нарушение селективности действий релейной защиты распределительной сети в случае подключения к энергосистеме ветроэнергетической установки. При этом важным фактором является мощность и место подключения. Также в статье выполнен анализ существующих подходов по реализации защиты таких энергосистем. В результате теоретически доказана необходимость разработки новых методов и средств для настройки защиты и автоматики, поскольку существующие подходы либо ограничивают внедрение нового оборудования, либо сложно реализуемы, либо недостаточно гибкие.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты исследования пневматического затвора вихревого типа, который устанавливается в каналах загрузки сырья тепломассообменных реакторов. Существует метод расчета пневматического затвора вихревого типа, предназначенный для решения задачи определения оптимальных режимных параметров работы устройства при заданных геометрических параметрах и задачи профилирования оптимальной геометрии при заданных режимных параметрах. В статье приводится анализ математической модели рабочего процесса пневматического вихревого затвора, на основе которой был получен существующий метод расчета устройства. Показано, что в математическом описании газодинамических процессов в затворе не учитываются функциональные назначения компонентов скорости активного газа на срезе сопла, что делает ее неприменимой для оценки влияния геометрии направляющего аппарата на характеристики пневматического затвора. Численным моделированием установлено, что увеличение толщины и количества лопаток в некотором диапазоне приводит к ухудшению запирающей способности затвора и, как следствие, к увеличению требуемых для запирания массового расхода и давления активного газа и снижению энергоэффективности устройства. Показано, что уменьшение угла установки лопатки в исследуемом диапазоне также ведет к росту требуемых параметров активного газа для запирания полости реактора. В результате исследования установлено, что угол установки, толщина и число лопаток направляющего аппарата существенно влияют на требуемые для запирания давления в реакторе параметры активного газа и, как следствие, на энергетическую эффективность затвора. Показано, что зависимость максимального запираемого давления от угла установки лопатки не является монотонно возрастающей и при достижении некоторой величины дальнейшее уменьшения угла установки привод к снижению запираемого давления.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время для энергосбережения применяются альтернативные источники электроэнергии, которые позволяют автономно питать электроприемники. Одним из решений альтернативного получения электрической энергии для освещения и электроснабжения электроприемников малой мощности является применение дорожных энергетических установок в виде искусственной дорожной неровности с электромеханическим генератором, преобразующим энергию движения автомобиля в электрическую. В данной статье рассматривается конструкция разрабатываемой дорожной энергетической установки с ползунно-коромысловым механизмом преобразования поступательного движения во вращательное. Проведено исследование влияния движения звеньев механизма преобразователя воздействующего усилия на функционирование генератора дорожной энергетической установки, проведен анализ работы механизма при различных длинах шатуна с заданными требуемыми критериями по скорости и габаритным показателям механизма. Было определено влияние длины шатуна на траекторию движения и скорость перемещения коромысла. Анализ показал, что заданным требованиям удовлетворяют длины шатуна, равные 100 и 150 мм, обеспечивающие рабочий участок с равномерным нарастанием скорости движения коромысла. Для дальнейших исследований механизма был принят шатун длиной 100 мм, так как он позволяет реализовать установку с уменьшенными габаритами.
Бесплатно
Статья научная
На основании аналитических расчетов, а также имитационного моделирования с использованием программного комплекса MATLAB и пакета Simulink, рассмотрены вопросы исследования режимов работы асинхронных двигателей различной мощности с короткозамкнутым ротором серии 4А. Основной целью данного исследования является анализ влияния несимметрии фазных напряжений, созданной отклонениями фазных напряжений, на режимы работы АД. Величина отклонения напряжений изменялась с шагом в 5 %, предельное значение отклонения напряжений составляло 10 % от номинального. Проведены исследования статических и динамических механических характеристик двигателей, зависимостей фазных токов электродвигателей от величины отклонения напряжений, показывающих качественное и количественное влияние отклонения напряжений в одной или более фазах, возникающих при одновременном подключении трехфазной и значительной однофазной нагрузок. Полученные результаты имитационного моделирования позволят разработать методы и технические средства, оперативно реагирующие на изменения величины отклонения питающего напряжения в местах действия значительных нелинейных, несимметричных нагрузок.
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследуется влияние величины проводимости изоляции в месте повреждения для разных участков сети на точность определения проводимости изоляции, а также возможность определения места повреждения участка линии с отпайкой.
Бесплатно
