Искусственные нейронные сети все чаще используются в различных отраслях электроэнергетики, в том числе в релейной защите. Традиционные микропроцессорные устройства релейной защиты функционируют по принципу вычисления действующих значений контролируемых сигналов тока и напряжения и сравнения их с заранее заданными уставками. Однако вычисляемые действующие величины не всегда отражают реальные процессы, происходящие в защищаемом электрооборудовании, ввиду, например, насыщения трансформатора тока. В таком режиме вторичный ток имеет характерную искаженную форму, которая существенно отличается от идеальной (истинной). Это ведет к занижению вычисляемого релейной защитой действующего значения основной гармоники вторичного тока по сравнению с его истинной действующей величиной и приводит к затягиванию времени срабатывания или отказу функционирования устройств релейной защиты. Одно из перспективных приложений искусственной нейронной сети для целей релейной защиты – восстановление истинной формы сигнала вторичного тока трансформатора тока при его насыщении. В статье рассмотрены этапы реализации нейронной сети в среде MATLAB на примере ее обучения восстановлению искаженной формы вторичного тока. Выполнена проверка функционирования разработанных нейронных сетей в MATLAB-Simulink. С использованием пакета расширения SimPowerSystems реализована модель, позволяющая имитировать режим насыщения трансформатора тока, сопровождающийся искажением формы сигнала его вторичного тока, и ее последующее восстановление с помощью искусственных нейронных сетей. Полученные результаты подтвердили способность нейронных сетей практически полностью восстанавливать искаженную форму вторичного тока трансформатора тока. Применение обученных искусственных нейронных сетей в реальных устройствах релейной защиты представляется перспективным, поскольку обеспечивает повышение их быстродействия и надежности функционирования.

«Залипание» и вибрации статора генератора на постоянных магнитах приводят к его усиленному износу, шумности, снижению эффективности работы. В статье теоретически рассмотрена возможность устранения момента трогания и осцилляций момента вращения генератора на постоянных магнитах без нагрузки за счет взаимной компенсации взаимодействия катушек с полем постоянных магнитов при определенной симметрии этого поля. Данное явление названо пи-резонансом. Для заданного класса модельных потенциалов взаимодействия поля постоянных магнитов и катушек показано, что полная компенсация наступает при определенном числе катушек (Ns) и магнитов (Nr), в то время как для прочих комбинаций {Ns, Nr} взаимодействие носит характер осцилляций. Приведены соответствующие таблицы для различных классов потенциалов, которые могут служить основой для принятия конструкторских решений при создании генераторов. Пи-резонанс реализуется с большей вероятностью для четного числа катушек статора и нечетного числа магнитов, а также при увеличении числа катушек статора. Рассмотрены случаи как одностороннего, так и двустороннего расположения статоров относительно ротора. Численным моделированием показано, что пи-резонанс легко разрушается, в случае если размещение магнитов или катушек выполнено неточно, а также при внесении асимметрии в потенциал магнитного поля. Погрешность в угловом расположении катушек в 1° может привести к появлению существенного «зацепления» ротора с энергией порядка энергии взаимодействия изолированной пары магнит – катушка. К аналогичному по масштабу результату приводит нарушение симметрии потенциала, соответствующее добавлению пилообразной функции амплитудой 10 % от амплитуды симметричного периодического потенциала. Найденные закономерности могут быть использованы при проектировании эффективных генераторов с низким уровнем шума и вибраций.

Проблемы компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий нераздельно связаны. Их актуальность обусловлена широким применением электроприемников, потребляющих реактивную мощность и искажающих качество электрической энергии в сети, а также внедрением в производство новых технологий, систем и оборудования, предъявляющих повышенные требования к качеству электрической энергии. Важной характеристикой качества электрической энергии, нормируемого ГОСТ 32144–2013, является несинусоидальность напряжения. Основная причина несинусоидальности напряжения в электрических сетях промышленных предприятий – применение электрооборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой, являющегося источником кондуктивных электромагнитных помех, в частности: регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока, источников бесперебойного питания электроприемников, электросварочного оборудования, дуговых электрических печей, установок индукционного нагрева, газоразрядных источников излучения. Вследствие нелинейности вольт-амперных характеристик указанные выше устройства потребляют из сети несинусоидальный ток, что вызывает гармонические искажения питающего напряжения, включающего основную гармоническую составляющую и высшие гармонические составляющие, кратные основной частоте. Несинусоидальность напряжения, в свою очередь, вызывает дополнительные потери мощности и энергии в элементах электрической сети, приводит к перегреву и ускоренному старению изоляции электрооборудования, снижая его эксплуатационную надежность и уменьшая срок службы, ухудшает точность электрических измерений, вызывает нарушения в работе систем автоматики, телемеханики, релейной защиты, электронных систем и коммуникаций. Кроме того, она существенно усложняет компенсацию реактивной мощности в электрической сети. Компенсирующие устройства выполняются на базе конденсаторов, электрические параметры которых (сопротивление, мощность, ток) зависят как от величины питающего напряжения, так и от его гармонического состава. В настоящей статье обозначены проблемы и предложены решения в части компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии в электрических сетях, содержащих тиристорные преобразователи напряжения и преобразователи частоты, применяемые в установках регулируемого электропривода промышленных предприятий.

Приведены результаты численных исследований, выполненных на основе разработанной авторами статьи математической модели, посвященных изучению влияния различных факторов на характеристики процесса тепловой обработки композитных изделий в промышленных теплотехнологических установках при наличии внутренних тепловыделений, распределенных по объему отдельных слоев изделия. Предложена формулировка граничных условий для этой модели с учетом многослойной структуры изделий и особенностей организации процесса их тепловой обработки в теплотехнологической установке. Подробное описание математической модели представлено в предыдущих работах. В данном исследовании в качестве характеристик процесса тепловой обработки изучены функции распределения температуры и коэффициента (степени) гидратации в пространственных областях, составляющих изделие. Рассмотрены модельные композитные изделия одинаковой формы и структуры, но разного объема, состоящие из двух слоев материала, в которых протекает экзотермическая реакция гидратации, разделенных слоем пенополистирола. Температурно-временной режим тепловой обработки принимался близким к используемому в промышленных условиях при производстве трехслойных наружных стеновых панелей. Граничные и начальные условия соответствовали режиму тепловой обработки на плоских стендах с водяным подогревом и укрытием изделий сверху. Установлено, что наличие теплоизоляционного слоя в середине изделия, разделяющего слои c внутренним источником тепловыделений, существенным образом изменяет распределение значений температуры и коэффициента гидратации в верхнем и нижнем слоях. Увеличение характерного объема изделия ведет к существенному возрастанию влияния внутренних объемных тепловыделений на процессы нагрева и гидратации, обусловленные протеканием реакции гидратации.

Система удаления водорода обеспечивает водородную безопасность. На АЭС с ВВЭР она состоит из пассивных каталитических рекомбинаторов водорода. Расчет устройств имеет большое значение для обоснования безопасности, поскольку сложные условия аварии на энергоблоке невоспроизводимы в экспериментах. Рекомбинатор состоит из корпуса и кассеты c каталитическими элементами, конструкция которых обеспечивает прохождение газообразной среды через устройство. При контакте с катализатором происходит химическая реакция соединения водорода и кислорода, сопровождающаяся выделением теплоты, в результате концентрация водорода под оболочкой снижается. Проблемой является пуск из холодного состояния: активность холодного катализатора низка, а тяга не наблюдается до нагрева катализатора и формирования столба теплого газа внутри устройства. Переход из холодного состояния в рабочее занимает определенное время, в течение которого производительность рекомбинатора меньше номинальной. Время пуска – важный для безопасности параметр. В статье проведен расчет времени пуска рекомбинатора водорода с каталитическим блоком в форме эквидистантных параллельных каталитических пластин. Используются средние по местному сечению величины и коэффициенты передачи, последние учитывают влияние свободной конвекции и химической реакции. Скорость газа определяется по балансу сил плавучести и сопротивления. Расчетные и известные из научно-технической литературы данные совпадают удовлетворительно. В качестве консервативной оценки времени пуска рекомбинатора рекомендуется использовать величину 300 с. Рост температуры практически не влияет на запуск рекомбинатора с активным катализатором, повышение концентрации водорода ускоряет запуск, понижение давления его замедляет. Полученные результаты могут использоваться при обосновании безопасности АЭС с ВВЭР и экспертизе отчетов по обоснованию безопасности энергоблоков.

Разработана программа для выбора, расчета и термодинамического анализа турбоустановок на органическом цикле Ренкина, позволяющая получить значения оптимальных параметров рабочего тела, а также выбрать рабочее тело с наибольшим эксергетическим коэффициентом полезного действия для циклов на перегретом паре и с промежуточным перегревом. Представлена структура разработанной математической модели для проведения термодинамического анализа. Исследования проводили при давлении до 20 МПа и температурах рабочего тела: перед турбиной до 250 °С, на выходе из конденсатора 25 °С, максимально допустимой на выходе из промежуточного перегревателя 250 °С. Анализ полученных результатов показывает, что промежуточный перегрев в органическом цикле Ренкина, как и в классическом паротурбинном, приводит к повышению эксергетической эффективности. В среднем прирост эксергетического коэффициента полезного действия при оптимальных параметрах составляет 4,28 %, а для некоторых рабочих тел значительно превосходит этот результат (например, 8,14 и 6,56 % для R717 и R32 соответственно), что обусловлено их теплофизическими свойствами. Погрешность для всех низкокипящих рабочих тел не превышает 2 % от полученного результата эксергетической эффективности. Для исследуемых схем на примере хладагента R245FA построены диаграммы Грассмана – Шаргута. Эксергетический анализ показывает, что промежуточный перегрев при термодинамически оптимальных параметрах рабочего тела перед частями высокого и низкого давления турбины приводит к снижению потерь эксергии в котле-утилизаторе, значительному увеличению регенерации в теплообменном аппарате, увеличению потерь эксергии в насосе и их перераспределению в турбоагрегате, теплообменном аппарате и конденсаторе

Алюминиевые радиаторы различных марок получили широкое распространение на рынке нагревательных приборов. Снизить затраты на изготовление радиаторов можно путем уменьшения поверхности теплоотдающих внутренних ребер. При этом сохраняется их внешний вид, а заявленная производителем теплоотдача остается достаточно высокой. Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2017 г. № 717 введена обязательная сертификация всех типов отопительных приборов. Отклонения указанной в паспорте прибора номинальной тепловой мощности секции от показателей, установленных по результатам испытаний, не должны превышать предельно допустимых значений (от –4 до +5 %). Как правило, ранее испытания производителем не проводились. Таким образом, изучение влияния схемы подключения радиатора с уменьшенной поверхностью ребер на его теплотехнические характеристики является актуальной задачей. В статье представлены результаты исследований заводского алюминиевого радиатора с уменьшенной поверхностью ребер марки STI Сlassic тепловой мощностью 1,92 кВт при расчетных условиях. В заданной теплоотдаче прибора не учитывается схема его подключения. Уменьшение внутренних и тыльных ребер снизило площадь его поверхности на 28,8 %. В результате проведенных экспериментов установлено, что тепловая мощность прибора ниже заявленной на 22 % при подключении сверху вниз и на 48 % – при подключении снизу вверх при расчетных условиях. В теплый период отопительного сезона при небольшой разности температур теплоносителя и воздуха в помещении средняя тепловая мощность радиатора совпадает с заявленным значением.