Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Международный научно–технический журнал.

"Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ" издается с 1958 года.

В журнале публикуются статьи ученых и практиков стран-членов СНГ, а также стран дальнего зарубежья по вопросам общей энергетики, электроэнергетики, теплоэнергетики, энергетического строительства, экологическим проблемам энергетики, экономики энергетики и др.

Периодичность: 6 выпусков в год.

Разделы журнала:

  • ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
  • ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
  • ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
  • ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА
  • ЭКОНОМИКА ЭНЕРГЕТИКИ

Текущий выпуск

Том 64, № 5 (2021)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА 

381-392 53
Аннотация

В исследовании представлено моделирование процессов заряда-разряда сборок аккумуляторных батарей с учетом их деградации. Приведены результаты симулирования циклической работы сборок батарей в электронной лаборатории Electronics Workbench и возможные схемы соединения. Рассмотрены варианты перекоммутации аккумуляторных батарей во время работы, подключения дополнительных элементов для продления срока службы сборки. При моделировании учитывалось наличие в сборке одной дефектной батареи. Проведено сравнение работы сборок с дефектной батареей и эталонной. В результате сравнения способов соединения батарей предпочтительным признан параллельно-последовательный способ. Для такой сборки временные параметры работы остались практически неизменными, однако напряжения в дефектной и других батареях изменились более чем в два раза по сравнению с последовательно-параллельным соединением. Проанализированы изменения заряда, напряжения и тока сборок с деградировавшей батареей и эталонной. Показаны временные диаграммы для батарей, подключенных параллельно и последовательно с дефектной. Потери мощности в дефектной батарее снижаются при выборе параллельно-последовательной сборки, а переключение сборки с последовательно-параллельным соединением в параллельно-последовательное не приводит к компенсации деградации параметров батареи. Изменение временных интервалов переключения в широком диапазоне не способствует увеличению емкости дефектной батареи. Деградация параметров батареи вызывает более резкие скачки напряжения, заряда и тока. Дополнительная же подпитка энергией дефектной батареи поддерживает работоспособность всей сборки. Подпитка может быть выполнена подключением параллельно с дефектной дополнительной батареи или конденсатора, что равносильно замене деградировавшей батареи на новую.

393-407 51
Аннотация

В статье рассматривается вопрос эффективности функционирования электрических сетей до 1 кВ, а именно возможность повышения чувствительности защит в сетях до 1 кВ, что способствует снижению токов срабатывания защиты и соответственно уменьшению сечения кабельно-проводниковой продукции. Показана актуальность данной проблемы и определены задачи исследования. Большое внимание уделено понятию селективности, в том числе полной и частичной. Достаточно глубоко проработан вопрос о том, какие защитные аппараты можно считать селективными. Представлен пример определения селективных выключателей в результате лабораторных исследований, проводимых производителем оборудования. Систематизированы и подробно описаны негативные явления, имеющие место при обеспечении селективности защит в сетях до 1 кВ. На основе сравнительного анализа параметров автоматических выключателей с расцепителями различных типов предложено решение данной проблемы путем использования автоматических выключателей с микропроцессорными и полупроводниковыми расцепителями. Выполнена оценка эффективности применения микропроцессорных расцепителей в зависимости от номинального тока автоматического выключателя. Рассмотрены и указаны дополнительные преимущества микропроцессорных автоматических выключателей, а также обозначены их недостатки. Перечислены основные ожидаемые положительные эффекты от применения автоматических выключателей с микропроцессорными расцепителями с учетом того, что данный тип выключателей рассматривается как комплекс заменяемых ими устройств. В то же время отмечено, что для выполнения поставленной задачи нет необходимости устанавливать комплексные решения на базе расцепителя с применением микроконтроллера, а достаточно простейшего устройства, работа которого основана на данном принципе.

408-420 63
Аннотация

В статье рассматривается проблема повышения надежности импульсных источников вторичного электропитания постоянного тока. Актуальность работы связана со значимостью электропитания в современной электронной технике, поскольку от исправности источников напрямую зависит качество работы электроприборов-потребителей, в том числе критически важных. Объектом исследования являются цепи обратной связи, осуществляющие стабилизацию параметров электропитания потребителей. Выход из строя указанных цепей чаще всего происходит из-за деградации электронных компонентов схемы в жестких условиях эксплуатации и при сильных механических перегрузках и опасен бесконтрольным увеличением выходного напряжения и тока источника. Чтобы этого избежать, авторами предложен способ резервирования сигналов обратной связи по напряжению, реализованный на базе источника, выполненного по обратноходовой топологии. Сигналы обратной связи формируются с оптрона, расположенного на стороне нагрузки, и с дополнительной обмотки силового трансформатора, вместе образуя два независимых контура регулирования выходного напряжения. В каждый момент времени стабилизацию осуществляет только один контур. При выходе из строя первого контура второй способен заменить его работу. Представленный способ не требует цифровой обработки сигналов и микропроцессорного управления и может быть реализован на базе доступных аналоговых микросхем, осуществляющих широтно-импульсное регулирование выходного напряжения источника. В результате решается проблема аварийного отказа цепей обратной связи, повышается надежность работы электрооборудования. Правильность предлагаемого подхода подтверждена результатами имитационного компьютерного моделирования в программе MatLab-Simulink. Полученные результаты могут использоваться при проектировании отказоустойчивых вторичных источников электропитания для работы в жестких условиях эксплуатации.

421-434 50
Аннотация

Разработаны методы и математические модели для исследования режимов и характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при питании обмотки статора от источника тока. Изложены особенности созданных на их основе алгоритмов расчета переходных процессов, установившихся режимов и статических характеристик. Приведено сравнение результатов расчета процессов и характеристик асинхронных двигателей при питании от источника тока и источника напряжения. Исследование установившихся и динамических режимов не может быть осуществлено с достаточной адекватностью на основе известных схем замещения и требует использования динамических параметров, являющихся элементами матрицы Якоби системы уравнений электромеханического равновесия. В математической модели уравнения состояния контуров статора и ротора составлены в неподвижной двухфазной системе координат. Переходные процессы описываются системой дифференциальных уравнений электрического равновесия преобразованных контуров двигателя и уравнением движения ротора, а установившиеся режимы – системой алгебраических уравнений. В основу разработанных алгоритмов положена математическая модель двигателя, в которой учитываются насыщение магнитопровода и явление скин-эффекта в стержнях короткозамкнутой обмотки. Для учета насыщения используются реальные характеристики намагничивания основным магнитным потоком и потоками рассеяния обмоток статора и ротора. На их основе вычисляются дифференциальные индуктивности, которые являются элементами матрицы Якоби систем уравнений, описывающих динамические режимы и статические характеристики. С целью учета скин-эффекта в обмотке короткозамкнутого ротора каждый стержень вместе с короткозамыкающими кольцами разбивается по высоте на несколько элементов. В результате в математической модели рассматриваются эквивалентные обмотки ротора с разными по значению параметрами, между которыми существуют взаимоиндуктивные связи. Решение нелинейной системы алгебраических уравнений электрического равновесия, которой описываются установившиеся режимы, выполняется методом продолжения по параметру. Для расчета статических характеристик используется дифференциальный метод в сочетании с итерационным уточнением методом Ньютона.

435-445 46
Аннотация

Работа основных объектов электроэнергетических систем, срок службы которых превысил нормативное значение, с каждым годом становится менее эффективной. Проявляется это в увеличении числа автоматических аварийных отключений, количества и сложности аварийно опасных дефектов. После завершения нормативного срока службы объектов возникает необходимость в количественной оценке их надежности и безопасности. Организацию эксплуатации, технического обслуживания и ремонта таких объектов рекомендуется проводить по их техническому состоянию, а поскольку оно определяет надежность и безопасность электроэнергетических систем, эти свойства следует учитывать более полно. Данные рекомендации выполняются согласно опыту эксплуатации. При этом количественных оценок и методологии их расчета нет. Метод и алгоритм количественной оценки интегральных показателей надежности и безопасности работы энергоблоков тепловых электростанций как сосредоточенных объектов непрерывного действия ранее анализировались авторами. В настоящей статье исследуются распределенные объекты непрерывного действия, а именно воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше, срок службы которых превышает нормативное значение. Уделено внимание вопросам количественной оценки степени старения для совокупности воздушных линий электропередачи, классификации этих линий для выявления наиболее значимых классов и методологии оценки различия степени старения при их классификации по заданным разновидностям признаков (например, различие степени старения воздушных линий электропередачи сетевых предприятий электроэнергетических систем). Показано, что используемая для сравнения оценка относительного числа воздушных линий электропередачи, срок службы которых превышает расчетный, неприемлема, так как обусловливает большой риск ошибочного решения. Разработаны методология и алгоритм методической поддержки руководства электроэнергетических систем и сетевых предприятий при организации эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА 

426-458 48
Аннотация

Рассматривается аналитическое решение системы дифференциальных уравнений в частных производных, описывающей неустановившееся изотермическое течение реальных газов в газопроводах. Такая задача возникает при изучении закономерности изменения мгновенных значений давления и расхода газа в магистральных газопроводах, например при пусках и остановах крупных потребителей газа. При этом переходные процессы не обязательно имеют ярко выраженный колебательный характер, невзирая на то что описываются периодическими функциями. В ходе исследований поставлена задача получить математическую модель процесса с учетом инерционного члена уравнения движения, пренебрежение которым возможно только при условии превышения в 3,5–4 раза потерь на трение над ударным давлением. Важной особенностью найденного решения является его универсальность, что позволяет значительно снизить трудозатраты при нахождении с его использованием частных решений практических задач, отличающихся граничными условиями. Граничные условия первого рода задаются  в виде произвольной функции как по расходу газа, так и по его давлению. В основу решения положен широко применяемый метод разделения переменных Фурье. С целью упрощения расчетов исходное дифференциальное уравнение преобразуется таким образом, чтобы граничные условия приобрели свойство однородности. Установлено, что введенные в решение требования равенства нулю граничных условий в начальный момент времени позволяют получить компактную запись аналитической модели, но не ограничивают область использования модели при скачкообразном изменении расхода газа или давления. Полученная аналитическая модель неустановившегося течения газа позволяет без использования интеграла Дюамеля находить аналитические решения при более сложных граничных условиях, чем скачок расхода. При этом найденные решения полностью совпадают с решениями на основе интеграла Дюамеля, но без интегрирования, что положительно сказывается на применимости данного подхода в практике инженерных расчетов.

459-474 50
Аннотация

В статье рассматривается возможность применения вихревых аппаратов для межфазного взаимодействия при проведении различных физико-химических процессов в химической, пищевой, газодобывающей, строительной и других отраслях. В процессах массопередачи один или несколько распределяемых компонентов через активную поверхность их раздела переходят из одной фазы в другую. Для эффективного выполнения данных процессов в абсорберах, ректификаторах, адсорберах, экстракторах важное значение имеет развитая поверхность взаимодействующих фаз. Большинство химических реакций в реакционных аппаратах и гетерогенных средах происходят при подводе исходных распределяемых веществ в зону реакции и отводе образующихся продуктов из зоны химического взаимодействия через поверхность раздела фаз. Указанные процессы используются и при решении экологических проблем: для санитарной очистки вентиляционных газов, мокрой очистки выбросов. При выпарке, абсорбции, ректификации, мокрой очистке газов и других процессах актуальна задача предотвращения уноса капель жидкости с газовым потоком. Рассмотрена одна из конструкций роторного многоступенчатого массообменного аппарата, позволяющего достигать равномерного по высоте тонкодисперсного распыла жидкости при восходящем перекрестном движении газа. Приведены схемы установок для выполнения эксперимента. На основании экспериментальных исследований получена зависимость среднего диаметра капель диспергированной жидкости от геометрических и гидродинамических параметров. Описан дисперсный состав и приведены зависимости для определения основных характеристик, используемых в физико-химических процессах. Выполнен теоретический расчет движения частиц дисперсной фазы в рабочем объеме аппарата при разных расходах жидкости и газа. Теоретическими и экспериментальным методами произведена оценка уноса жидкой фазы, выполнен анализ процесса и даны практические рекомендации.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.