ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ
Not a member yet
1437 research outputs found
Sort by
Расчет технологического расхода (потерь) электроэнергии в современных распределительных электрических сетях 0,38–10 кВ
Get PDF. New conditions of functioning of electric power industry, tougher of requirements to technological condition of the industry predetermined transition to restructuring of electric networks on the basis of innovative structure of SMART GRID. This leads to the improvement of traditional tasks of calculation and analysis of modes and technological consumption (loss) of electricity. The authors have developed a promising method of operational calculations of technical losses of electricity in modern electrical networks of 0.38–10 kV on the basis of telemechanical graphs of loads on the head sections of distribution lines, in the area of additional installation of digital metering devices and of sources of distributed generation. The method proposes a new technique for determining the flow of electric energy in the sections of distribution lines. This is done as follows. First, according to the data of additional measurements of the network and taking into account the calculated no-load losses of transformers, electricity flows are calculated in the head sections of 6–10 kV lines. Then, according to the obtained data and the measured values of the active and reactive energy graphs of the head sections, the electric power flows targeted for their subsequent distribution over all sections of the 0.38–10 kV network are determined, taking into account the load losses of electricity and the flow distribution coefficients. The distribution coefficients are the fractions of the calculated phase loads of the 0.38 kV network of their total value. Then, according to the obtained data and the measured values of the active and reactive energy graphs on the head sections, the electric power flows intended for their subsequent distribution over all sections of the 0.38–10 kV network are determined, taking into account the load losses of electricity and the flow distribution coefficients. The basic analytical relations concerning the estimation of losses and mode as well as an example of calculation of technological consumption (loss) of electricity in the general scheme of the distribution network of 0.38; 6 and 10 kV are given. The latter is performed for a single (first)stage of load graphs.Новые условия функционирования электроэнергетики, повышение требований к технологическому состоянию отрасли предопределили переход к реструктуризации электрических сетей на базе инновационной структуры SMART GRID. Это приводит к совершенствованию традиционных задач расчета и анализа режимов и технологического расхода (потерь) электроэнергии. Авторами разработана перспективная методика оперативных расчетов технических потерь электроэнергии в современных электрических сетях 0,38–10 кВ на основе телемеханических графиков нагрузок на головных участках распределительных линий, в местах дополнительной установки цифровых приборов учета и источников распределенной генерации. В методике предложен новый способ определения потоков электрической энергии на участках распределительных линий. Делается это следующим образом. Вначале по данным дополнительных телеизмерений сети и с учетом рассчитанных потерь холостого хода трансформаторов вычисляются потоки электроэнергии на головных участках линий 6–10 кВ. Затем по полученным данным и замеренным значениям графиков активной и реактивной энергии на головных участках определяются потоки электроэнергии, предназначенные для их последующего распределения по всем участкам сети 0,38–10 кВ с учетом нагрузочных потерь электроэнергии и коэффициентов распределения потоков. Коэффициенты распределения представляют собой доли рассчитанных фазных нагрузок сети 0,38 кВ от их суммарной величины. Приведены основные аналитические соотношения по оценке потерь и режима и пример расчета технологического расхода (потерь) электроэнергии в общей схеме распределительной сети 0,38; 6 и 10 кВ. Пример выполнен для одной (первой) ступени графиков нагрузки
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЕКТРОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ РАДИОИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ ОБМОТОК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Get PDFThe analysis of existing methods of diagnostics test of the windings of asynchronous motors demonstrated that a large error of measurement of diagnostic parameters is due primarily to the instability of the measuring equipment. Sole increasing the sensitivity of the measuring instrument increases the probability of a false conclusion on the faulty winding and can only be used in conjunction with other methods of ensuring high signal-to-noise ratio. During the research fulfillment it was found out that direct way of suppressing uninformative spectral components and distortions caused by the instability of parameters of the testing signal is complex and most difficult to be implemented. Thus, more appropriate is the selection of individual characteristic frequency components of the signal, which has high sensitivity to change of informative parameter of the measuring signal (for example, the time delay between two periodic sequences of pulses) and low sensitivity to random deviations in the signal due to instability in the functioning of the elements of the measuring circuits (for example, to deviation of the phase of the signal). Moreover, adjusting the amplitude, repetition period, pulse duration and delay time pulse sequences it is possible to implement a mathematically justifiable control of the parameters of the spectrum (to move the position of the zeros of the amplitude spectrum, to change the amplitude of the spectral components). The use of the dynamics of the spectra by controlling their parameters will ensure a high sensitivity to change of the informative parameter of the measuring signal, characterizing the degree of development of defects in the windings of asynchronous motors.Анализ существующих методов тестовой диагностики обмоток асинхронных двигателей показал, что большая погрешность измерений диагностических параметров обусловлена прежде всего нестабильностью работы измерительной аппаратуры. Простое увеличение чувствительности измерительной аппаратуры приводит к повышению вероятности ложного заключения о неисправности обмотки и может применяться только в совокупности с другими способами обеспечения высокого отношения сигнал/шум. В процессе исследований установлено, что прямой путь подавления неинформативных спектральных составляющих и искажений, вызванных нестабильностью параметров испытательного сигнала, является сложным и труднореализуемым. Более целесообразен выбор отдельных характерных частотных составляющих сигнала, обладающих одновременно высокой чувствительностью к изменению информативного параметра измерительного сигнала (например, времени задержки между двумя периодическими последовательностями радиоимпульсов) и низкой чувствительностью к случайным отклонениям параметров сигнала, обусловленным нестабильностью функционирования элементов измерительных контуров (например, к отклонениям фазы сигнала). Причем регулируя амплитуду, период следования, длительность импульсов и время задержки импульсных последовательностей, можно математически обоснованно управлять параметрами спектра (перемещать положение нулей амплитудного спектра, изменять амплитуду спектральных составляющих). Использование динамики спектров за счет управления их параметрами позволит обеспечивать высокую чувствительность к изменению информативного параметра измерительного сигнала, характеризующего степень развития дефектов обмоток асинхронных двигателей
Экспериментальное исследование и обобщение данных по интенсифицированной конвективной теплоотдаче однорядных пучков ребристых труб в потоке воздуха
Get PDFThe article presents method and results of experimental study of the intensified heat transfer for the single-row bunch consisting of bimetallic pipes with spiral knurled ribs with the following parameters: outer diameter of a rib d = 56 mm; rib height h = 15 mm, rib pitch s = 2.5 mm, average thickness of a rib D = 0.5 mm; diameter of a rib at the bottom d0 = 26 mm, coefficient of fins j = 21. The pipes cross pitch S1 in a single-row bunch makes 58, 61, 64 and 70 mm. The intensification of a heat transfer has been arranged in a stream of heated air over an experimental bunch by means of two types of exhaust shaft i.e. the one with adjustable height and the one with the adjustable section through passage. The aim of the work was to perform an experimental study and to summarize the data of a heat transfer of the single-row bunches consisting of bimetallic finned tubes under the intensified (mixed) air convection and also to develop an engineering method of calculation of single-row recirculation air heaters. The results of experimental study of the intensified convective heat transfer of the single-row bunch consisting of bimetallic finned tubes in a stream of heated air are presented in the form of dependences of number of Nusselt on Grashof number and Reynolds number. As a result of generalization of experimental data, the generalized criteria equation for calculation of heat transfer of the single-row bunch consisting of bimetallic finned tubes when cross pitches of installation of tubes, the areas of exhaust outlets and heights of the exhaust shaft are various, has been obtained. The engineering technique for design calculation of the single-row recirculation air heater has also been developed.В статье представлены методика и результаты экспериментального исследования интенсифицированной теплоотдачи для однорядного пучка, состоящего из биметаллических труб со спирально накатными ребрами со следующими параметрами: наружный диаметр ребра d = 56 мм, высота ребра h = 15 мм, шаг ребра s = 2,5 мм, средняя толщина ребра D = 0,5 мм, диаметр ребра у основания d0 = 26 мм, коэффициент оребрения j = 21. Поперечный шаг труб S1 в однорядном пучке составляет 58, 61, 64 и 70 мм. Интенсификация теплоотдачи была организована в потоке нагретого воздуха над экспериментальным пучком с помощью двух типов вытяжных шахт − с регулируемой высотой и регулируемым проходным сечением. Цель работы – экспериментальное исследование и обобщение данных по теплоотдаче однорядных пучков, состоящих из биметаллических ребристых труб, при интенсифицированной (смешанной) конвекции воздуха, а также разработка инженерной методики расчета однорядных рециркуляционных воздухонагревателей. Результаты экспериментального исследования интенсифицированной конвективной теплоотдачи однорядного пучка, состоящего из биметаллических ребристых труб, в потоке нагретого воздуха представлены в виде зависимостей числа Нуссельта от чисел Грасгофа и Рейнольдса. При обобщении экспериментальных данных получено обобщенное критериальное уравнение для вычисления теплоотдачи однорядного пучка, состоящего из биметаллических ребристых труб, при различных поперечных шагах установки труб, площадях выходных отверстий и высоте вытяжной шахты. Разработана инженерная методика конструктивного расчета однорядного рециркуляционного воздухонагревателя
Энергетические показатели синхронного частотно-регулируемого электропривода
Get PDFAs compared to asynchronous frequency-controlled electric drives, synchronous drives are characterized by lower power losses, rigid mechanical characteristics without speed feedback and by the simplest law of frequency control (when the voltage changes proportionally to the frequency). An analytical study of energy factors (power loss, efficiency, power factor) of frequencycontrolled synchronous motor with electromagnetic ignition and with excitation caused by permanent magnets has been fulfilled. The efficiency of the power converter, in this case (i. e. in the case of the frequency converter), depends on the structure of the converter (single-link or two-link), on the power semiconductor devices being used, on additional elements (i. e. chokes, capacitors, transformers, active resistance, etc.). The efficiency of a synchronous electric motor (which is a cofactor of general efficiency of a controlled synchronous electric drive) is of an interest in the scalar frequency control of the mentioned synchronous motor, since there are almost no publications on this subject. Therefore, the energy conversion efficiency of the synchronous motor, which receives energy from the frequency converter at different frequencies and converts to mechanical energy, has been considered. For the convenience of analytical research, we used the widely used concept of relative frequency as the ratio of the current value of the voltage frequency to the nominal one. It is demonstrated that the maximum efficiency is shifted in the direction of a lower load factor with a decrease in the relative frequency of the motor supply voltage. The method of calculating the energy performance of variable frequency synchronous motor that has been developed is illustrated by the graphs of efficiency and cosj for the engine of the SD3 13-34-6 type of the capacity of 500 kW and of a voltage of 6 kV and for a synchronous motor with permanent magnets of the YGT132S4 type of a capacity of 5.5 kW.По сравнению с асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами синхронные имеют меньшие потери мощности, жесткие механические характеристики без обратной связи по скорости, самое простое частотное управление (когда напряжение изменяется пропорционально частоте). Проведено аналитическое исследование энергетических показателей (потери мощности, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности) частотно-регулируемого синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов. Коэффициент полезного действия силового преобразователя, в рассматриваемом случае преобразователя частоты, зависит от структуры преобразователя (одноили двухзвенный), применяемых силовых полупроводниковых приборов, дополнительных элементов (дросселей, конденсаторов, трансформаторов, активных сопротивлений и т. д.). КПД синхронного электродвигателя, входящего сомножителем в общий КПД регулируемого синхронного электропривода, представляет интерес при скалярном частотном управлении этого синхронного двигателя, так как публикаций на данную тему почти нет. Поэтому рассмотрена эффективность преобразования энергии синхронным двигателем, который получает ее от преобразователя частоты при различных частотах и преобразует в механическую энергию. В целях удобства аналитического исследования использовали широко применяемое понятие относительной частоты как отношение текущего значения частоты напряжения к номинальному. Показано, что максимум КПД смещается в сторону меньшего коэффициента загрузки при уменьшении относительной частоты питающего двигатель напряжения. Разработанная методика расчета энергетических показателей частотно-регулируемого синхронного двигателя иллюстрируется графиками КПД и cosj для двигателя типа СД3 13-34-6 мощностью 500 кВт и напряжением 6 кВ и синхронного двигателя с постоянными магнитами типа YGT132S4 мощностью 5,5 кВт
Экспериментальные исследования тепловлагообмена в процессе конвективной сушки тонких влажных материалов
Get PDFNew ways of experimental data processing by generalized complex variables that are characteristic of the drying process are presented. The authors presented the results of a study of heat and moisture exchange in the convective drying of thin flat moist capillary-porous materials. As a result of the processing of the experimental data, equations were obtained for determining the densities of heat fluxes, average integral temperatures, drying time and moisture evaporation rate in the second drying period. The relationship between the densities of heat fluxes in the first and second periods and the temperature change in the second period is revealed. The dependence for calculating the temperature of the material in the period of the falling drying rate taking into account the heat that is expended to heat the wet body is presented. The equations for determining the temperature in the second period by the temperature coefficient of drying, the rate of heating of the wet material and the rate of heating of the wet body are presented as well. An equation for determining the drying time by the value of the rate of loss of moisture content of the material is given. A mathematical expression for calculating the intensity of moisture evaporation in the first and second drying periods depending on the ratio of moisture content in the first period and the current in the second moisture content one is set. The conditions of a regular regime for heat and moisture exchange for a second drying period are adduced. The authors consider the possibility of determining the rate of heating of wet material by the heating rate using the graphical differentiation of the temperature function, which is described by the curve, as a function of time in the second drying period. The problems of using the methods of the theory of the regular regime for heating wet bodies during the investigation of the drying process are considered. The formulas for determining the rate of heating of the body and the rate of loss of moisture content are given. The accuracy of the experimental data processing and the reliability of the experimental equations obtained for all the materials under study are verified. As a result of the research, all the basic kinetic characteristics necessary for the calculation of heat and moisture exchange in the drying process have been determined.Изложены новые способы обработки экспериментальных данных обобщенными комплексными переменными, характерными для процесса сушки. Представлены результаты исследования тепловлагообмена при конвективной сушке тонких плоских влажных капиллярно-пористых материалов. Даны экспериментальные уравнения для определения плотностей тепловых потоков, среднеинтегральных температур, длительности сушки, интенсивности испарения влаги во втором периоде сушки. Установлена связь плотностей тепловых потоков в первом и втором периодах с изменением температуры во втором периоде. Найдена зависимость для вычисления температуры в периоде падающей скорости сушки с учетом теплоты на нагревание влажного тела. Показаны уравнения для определения температуры во втором периоде по температурному коэффициенту сушки, скорости нагрева влажного материала и темпу нагрева влажного тела. Дано уравнение для определения длительности сушки по значению темпа убыли влагосодержания материала. Установлено выражение для вычисления интенсивности испарения влаги в первом и втором периодах сушки в зависимости от отношения влагосодержаний в первом периоде и текущего во втором. Определены условия регулярного режима по тепло- и влагообмену для второго периода сушки. Рассмотрены возможность определения темпа нагрева влажного тела по скорости нагрева с использованием графического дифференцирования кривой зависимости температуры от времени во втором периоде сушки, вопросы использования при исследовании процесса сушки методов теории регулярного режима нагрева влажных тел. Приведены формулы для определения темпа нагрева тела и темпа убыли влагосодержания. Представлена проверка точности обработки опытных данных и достоверности полученных экспериментальных уравнений для всех исследуемых материалов. В результате исследований определены основные кинетические характеристики, необходимые для расчета тепловлагообмена в процессе сушки
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ЗА ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЙ ДИСТАНЦИОНИРУЮЩЕЙ РЕШЕТКОЙ ТВС-КВАДРАТ РЕАКТОРА PWR
Get PDFTgratinghis paper presents the results of experimental investigations of the influence of mixing spacer gratings with different types of deflectors on the coolant flow in the TVSKvadrat fuel assembly of the PWR-type reactor. Experimental model of the TVS-Kvadrat of the PWR reactor was made in complete geometric similarity with the full-scale cassettes. Studies were carried out by modeling the flow of coolant in the core with the use of an experimental stand; the latter was an aerodynamic open loop through which air is pumped. To measure the local hydrodynamic characteristics of the coolant flow, special pneumatic sensors were used that were able to measure the full velocity vector at the point by its three components. During the studies of the local fluid dynamics of the coolant, the transverse flow rates were measured; also, the coolant flow rates were measured by cells of the TVS-Kvadrat experimental model. The analysis of the spatial distribution of the projections of the absolute flow velocity made it possible to detail the pattern of the coolant flow behind the mixing spacing gratings with different variants of the deflector design, as well as to choose the deflector of the optimal design. Accumulated data base on the flow of the coolant in the TVS-Kvadrat fuel assembly formed the basis of the engineering justification of the structures of the active zones of PWR reactors. Guidelines for choosing optimal designs mixing spacing grids have been considered by designers of the “Afrikantov OKBM” JSC when they created implementations of the latest TVS-Kvadrat assemblies. The results of experimental studies are used to verify CFD-codes of both foreign and domestic origin, as well as the programs for detailed cell-by-cell calculation of active zones in order to reduce conservatism in the justification of thermal reliability.В статье представлены результаты экспериментальных исследований влияния перемешивающих дистанционирующих решеток с различными вариантами конструкции дефлекторов на течение потока теплоносителя в ТВС-Квадрат реактора PWR. Экспериментальные модели ТВС-Квадрат реактора PWR были изготовлены в полном геометрическом подобии с натурными кассетами. Исследования проводились путем моделирования течения теплоносителя в активной зоне на экспериментальном стенде, представляющем собой аэродинамический разомкнутый контур, через который прокачивается воздух. Для измерения локальных гидродинамических характеристик потока теплоносителя использовались специальные пневмометрические датчики, позволяющие измерять полный вектор скорости в точке по трем его компонентам. При проведении исследований локальной гидродинамики теплоносителя измерялись поперечные скорости потока, а также расходы теплоносителя по ячейкам экспериментальной модели ТВС-Квадрат. Анализ пространственного распределения проекций абсолютной скорости потока позволил детализировать картину течения теплоносителя за перемешивающими дистанционирующими решетками с различными вариантами конструкции дефлекторов, а также выбрать дефлектор оптимального конструктивного исполнения. Накопленная база данных по течению теплоносителя в ТВС-Квадрат легла в основу инженерного обоснования конструкций активных зон реакторов PWR. Рекомендации по выбору оптимальных вариантов конструкций перешивающих дистанционирующих решеток учитывались конструкторами АО «ОКБМ Африкантов» при создании вводимых в эксплуатацию новейших ТВС-Квадрат. Результаты экспериментальных исследований используются для верификации CFD-кодов как зарубежной, так и отечественной разработки, а также программ детального поячеечного расчета активных зон с целью уменьшения консерватизма при обосновании теплотехнической надежности
Параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт в режиме переменного давления пара перед турбиной
Get PDFThe article deals with the problem of parametric optimization of automatic control systems for power units of 300 MW of Lukoml’skaya GRES in the mode of variable pressure of turbine inlet superheated steam. The modernization of automatic power control systems of all power units of Lukoml’skaya GRES was carried out in the nineties of XX century for the last time. At the moment, these systems no longer meet all the requirements of the new standard, which regulates the participation rates of thermal power units in the normalized primary frequency control and in automatic secondary control of frequency and active power flows. According to this standard, the time to achieve the half value of the required power change should be 10 seconds within the normal and emergency reserves; the time to achieve the full value of the required power change should be 30 seconds within the normal reserve and 2 minutes within the emergency one. The construction of the Belarusian NPP is also being completed; its first unit will be put into operation in 2019, and the second one–in 2020. After the launch of the NPP, the Lukoml’skaya GRES power units will be necessitated to operate in a wide range of load changes. It is for these reasons that it is necessary to improve the efficiency of power units in particular and of the entire power plant in general. This can be achieved with the help of the outlined method of parametric optimization of a typical system of automatic control of power units, which allows improving the quality of control of turbine inlet steam power and pressure. The results of computer simulation of transient processes in the system illustrate the technique described in this article and confirm its correctness and undoubted advantages over other methods of optimization of typical systems of automatic control of power units.Статья посвящена вопросу параметрической оптимизации систем автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт Лукомльской ГРЭС в режиме переменного давления перегретого пара перед турбиной. Последний раз модернизация систем автоматического управления мощностью энергоблоков на всех энергоблоках Лукомльской ГРЭС проводилась в 90-е гг. XX в. В данный момент эти системы уже не удовлетворяют всем требованиям нового стандарта, который регулирует нормы участия энергоблоков тепловых электростанций в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности. Согласно данному стандарту, время достижения половинного значения необходимого изменения мощности должно составлять 10 с в пределах нормального и аварийного резервов; время достижения полного значения необходимого изменения мощности должно составлять 30 с в пределах нормального резерва и 2 мин – в пределах аварийного. Также завершается строительство Белорусской АЭС, первый энергоблок которой будет введен в эксплуатацию в 2019 г., второй – в 2020 г. После запуска АЭС энергоблоки Лукомльской ГРЭС будут вынуждены работать в широком диапазоне изменения нагрузок. Именно по этим причинам необходимо повысить эффективность работы энергоблоков, в частности и всей станции в целом. Этого можно добиться с помощью приведенной методики параметрической оптимизации типовой системы автоматического управления мощностью энергоблоков, позволяющей повысить качество регулирования мощности и давления пара перед турбиной. Результаты компьютерного моделирования переходных процессов в системе иллюстрируют описанную в данной статье методику и подтверждают ее правильность и несомненные преимущества перед другими методами оптимизации типовых систем автоматического управления мощностью энергоблоков
Синтез алгоритма векторной широтно-импульсной модуляции в девятифазном активном выпрямителе напряжения
Get PDFThe article is devoted to the problems of synthesis of multiphase electromechanic modules consisting of a multiphase electrical machine (m > 3) and a multiphase controlled converter. In the multi-phase design of the electric machine, it is possible to obtain a trapezoidal electromotive force and to increase the specific power conversion provided that the EMF and the current at the output of the m-phase generator are matched. The development of the vector pulse width modulation algorithm for the m-phase active voltage rectifier is considered, which will make it possible to match the shape and phase of the currents and voltages at the output of the m-phase generator in order to obtain the maximum active power of the module under study. The analysis of possible combinations of states of the keys of a nine-phase active rectifier is carried out. Each key state is assigned a base vector in a fixed coordinate system. It is noted that there are a number of combinations in which two or more different key states correspond to one base vector. The system of basic vectors is differentiated into its constituent levels, sectors and subsectors. In order to obtain any given voltage vector that does not coincide with the base vectors, the method of spacevector modulation is used. This method provides using 100 % DC link voltage as compared with sinusoidal pulse width modulation (86.6 %). The goal of space-vector modulation for a nine-phase active voltage rectifier is to implement the resultant spatial vector of the output voltage with a given average value within the modulation period. For this, the three vectors nearest to the given base vector must be found. To implement a given voltage vector, a sequence of sampling the base vectors in the modulation period is given, providing one commutation (commutation of two complementary keys) while passing from one basic vector to another to reduce switching losses. Analytic relationships of the weight coefficients for the generators of vectors are obtained, as well as the equations of the boundaries of the subsectors that form a diagram of combinations of states of the circuit. The sequence of the calculations presented in the paper is a technique for realizing the vector pulse-width modulation in nine-phase controlled electrical energy converters.Статья посвящена вопросам синтеза многофазных электромехатронных модулей, состоящих из многофазной электрической машины (m > 3) и многофазного управляемого преобразователя. При многофазном исполнении электрической машины существует возможность получения трапецеидальной электродвижущей силы и увеличения удельной преобразуемой мощности при условии согласования ЭДС и тока на выходе m-фазного генератора. Рассмотрен вопрос разработки алгоритма векторной широтно-импульсной модуляции для m-фазного активного выпрямителя напряжения, который позволит обеспечить согласование формы и фазы токов и напряжений на выходе m-фазного генератора с целью получения максимальной активной мощности исследуемого модуля. Проведен анализ возможных комбинаций состояний ключей девятифазного активного выпрямителя. Каждому состоянию ключей поставлены в соответствие базовые векторы в неподвижной системе координат. Установлено, что существует ряд комбинаций, при которых одному базовому вектору соответствуют два и более различных состояния ключей. Система базовых векторов продифференцирована на составляющие ее уровни, сектора и подсектора. Для получения любого заданного вектора напряжения, не совпадающего с базовыми векторами, применен метод пространственно-векторной модуляции. Он позволяет на 100 % использовать напряжение звена постоянного тока по сравнению с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией (86,6 %). Цель пространственно-векторной модуляции для девятифазного активного выпрямителя напряжения состоит в реализации результирующего пространственного вектора выходного напряжения с заданным средним значением в пределах периода модуляции. Для этого должны быть найдены три ближайших к заданному базовых вектора. Для реализации заданного вектора напряжения задана последовательность перебора базовых векторов в периоде модуляции, обеспечивающая одну коммутацию (коммутация двух комплементарных ключей) при переходе от одного базового вектора к другому для уменьшения коммутационных потерь. Получены аналитические соотношения весовых коэффициентов для образующих векторов, а также уравнения границ подсекторов, образующих диаграмму комбинаций состояний схемы. Последовательность приведенных расчетов представляет собой методику реализации векторной широтно-импульсной модуляции в девятифазных управляемых преобразователях электрической энергии
Аэродинамика и устойчивость потока в относительно длинных циклонных камерах
Get PDFThe article presents and analyzes the results of an experimental study of the aerodynamics of the flow in the working volume of cyclone chambers of a large relative length, significantly exceeding the length of the chambers that were used in the previous studies. Air supply to the chamber swirler was carried out tangentially from diametrically opposite sides by two inlet channels. The air discharge from the working volume of the chamber was made from the opposite end of the chamber through a round axisymmetric hole. The values of the area of the inlet channels and the diameter of the outlet were varied with replaceable incrustations and clamps. The experiments were performed with the use of laser Doppler anemometry. As a result, previously unknown features of flow formation in the working volume of relatively long cyclone chambers have been determined. The main characteristic values of the working volume flow have determined as well. In particular, the determining influence of the flow core characteristics on its structure in relatively long cyclone chambers has been discovered. The calculated ratios have been chosen to determine these values depending on the geometrical characteristics of the chamber under study. The boundary of the near-wall flow region, in which favorable conditions for the flow instability are created, is determined. Numerical simulation of the flow in the ANSYS Fluent software has been performed. Based on its results, a comparison of the results of numerical simulation, calculated dependencies and experimental data is presented. A comparison of the results demonstrated a completely satisfactory coincidence. Data obtained in the process of research and calculated ratios can be used in engineering practice and are of an interest from the point of view of further study of aerodynamics in a highly swirled flow of cyclone devices in order of to improving the methods of their thermal and aerodynamic calculations.В статье приводятся и анализируются результаты экспериментального исследования аэродинамики потока в рабочем объеме циклонных камер большой относительной длины, значительно превышающей длину камер в ранее выполненных исследованиях. Подвод воздуха в закручиватель камеры осуществляли тангенциально с диаметрально противоположных сторон двумя входными каналами. Вывод воздуха из рабочего объема камеры производили с противоположного торца камеры через круглое осесимметричное отверстие. Значения площади входных каналов и диаметра выходного отверстия варьировали сменными вкладышами и пережимами. Опыты выполнены методом лазерной доплеровской анемометрии. В результате установлены новые особенности формирования потока в рабочем объеме относительно длинных циклонных камер. Определены основные характерные величины потока рабочего объема. В частности, установлено определяющее влияние характеристик ядра потока на его структуру в относительно длинных циклонных камерах. Подобраны расчетные соотношения для определения этих величин в зависимости от геометрических характеристик исследуемой камеры. Определена граница пристенной области течения, в которой создаются благоприятные условия для проявления неустойчивости потока. Проведено численное моделирование течения в программном комплексе ANSYS Fluent. По его результатам представлено сравнение показателей численного моделирования, расчетных зависимостей и экспериментальных данных. Сопоставление результатов показало вполне удовлетворительное совпадение. Полученные в процессе исследований данные и расчетные соотношения могут быть использованы в инженерной практике и представляют интерес с точки зрения дальнейшего изучения аэродинамики в сильно закрученном потоке циклонных устройств для совершенствования методик их теплового и аэродинамического расчетов
Определение индуктивных сопротивлений одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением до 1 кВ
Get PDFTo calculate short-circuit currents, voltage losses and reactive power in electrical networks, information on inductive resistances of cable lines is required. In the technical literature there are no exact parameters of single-core cables with voltage of up to 1 kV insulated by crosslinked polyethylene. This results in inaccuracies in the calculations of modes of electrical networks. The article considers the issues of determining the inductance and inductive resistance of power lines up with voltage of up to 1 kV made of single-core cables and insulated by crosslinked polyethylene. The analysis of formulas for determining the inductance given in different literature sources was fulfilled, that demonstrated a significant difference in the numerical values of the obtained calculation results. The formula that provides more reliable calculations of the inductance of the cable lines was identified. The influence of the permissible increase in the thickness of the insulation and the sheath of a single-core cable with voltage of up to 1 kV covered with cross-linked polyethylene on the inductive resistance was determined. The inductance and inductive resistance of single-core cables were calculated when the cables were arranged along the vertices of an equilateral and right-angle triangle, as well as in one plane. It was shown that the specific inductances and inductive resistances are 1.7–1.8 times greater in the plane with the distance between adjacent cables equal to the outer diameter of the cable than in the location is close to the triangle. When the cross sections of conductive cores are large and installations are multi-ampere, there is a surface effect and proximity effect, due to which the magnetic field intensity inside the core and its inductance decrease. Inductivities and inductive resistances of singlecore cables with voltage up to 1 kV were determined taking into account the influence of the surface effect and the proximity effect. The calculations that we performed have shown that the nonconsideration of the above-mentioned effects leads to significant errors in the determination of inductive resistances. The influence of one-core cables of armor made of steel tapes on inductive resistances is considered. An illustrative example shows that the inductive resistance of an armored cable with a cross-section area of the current-conducting core equal to 800 mm2 is about twice as large as the unarmored one. The use of single-core cables in three-phase electrical networks, armored with steel straps, ought to be prohibited by regulatory documents, since such cables dramatically worsen the efficiency of power supply systems.Для расчета токов короткого замыкания, потерь напряжения и реактивной мощности в электрических сетях необходима информация об индуктивных сопротивлениях кабельных линий. В технической литературе отсутствуют точные параметры одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением до 1 кВ. Это приводит к неточностям в расчетах режимов электрических сетей. В статье рассматриваются вопросы определения индуктивности и индуктивного сопротивления линий электропередачи напряжением до 1 кВ, выполненных одножильными кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена. Произведен анализ формул для определения индуктивности, приводимых в разных литературных источниках, который показал существенное различие численных значений получаемых результатов расчета. Выявлена формула, обеспечивающая более достоверные расчеты индуктивности кабельных линий. Определено влияние на индуктивное сопротивление допустимого увеличения толщины изоляции и оболочки одножильного кабеля напряжением до 1 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Произведены расчеты индуктивности и индуктивного сопротивления одножильных кабелей при раскладке их по вершинам равностороннего и прямоугольного треугольников, а также в одной плоскости. Показано, что при расположении в плоскости с расстоянием между соседними кабелями, равным наружному диаметру кабеля, удельные индуктивности и индуктивные сопротивления в 1,7–1,8 раза больше, чем при расположении вплотную по треугольнику. При больших сечениях токопроводящих жил и в многоамперных установках имеют место поверхностный эффект и эффект близости, вследствие которых снижаются напряженность магнитного поля внутри жилы и ее индуктивность. Определены индуктивности и индуктивные сопротивления одножильных кабелей напряжением до 1 кВ с учетом влияния поверхностного эффекта и эффекта близости. Расчеты показали, что неучет указанных эффектов приводит к существенным погрешностям в определении индуктивных сопротивлений. Рассмотрено влияние на индуктивные сопротивления одножильных кабелей брони, выполненной из стальных лент. На иллюстративном примере показано, что индуктивное сопротивление бронированного кабеля с площадью сечения токопроводящей жилы 800 мм2 примерно в два раза больше, чем небронированного. Применение в трехфазных электрических сетях одножильных кабелей, бронированных стальными лентами, должно быть запрещено нормативными документами, поскольку такие кабели резко ухудшают эффективность систем электроснабжения