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
ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО ИЗ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ, ДРЕВЕСНЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ ЛОКАЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Get PDFIn Belarus oil refining and oil producing industries are paid close attention. On the background of the active maintaining the level of oil processing and volume of oil extraction in our country and in the countries of the Eurasian Economic Union there is a steady formation of hydrocarbon-containing waste; therefore recycling of the latter is an urgent task to improve the competitiveness of production. The most cost-effective way of using hydrocarbon waste is the conversion of it into power resources. In this case it is possible to obtain significant power-saving and economic effect of the combined use of a hydrocarbon, wood, agricultural and other combustible waste, meanwhile improving the ecological situation at the sites of waste storage and creating a solid fuel with the necessary energy and specified physical-and-chemical properties. A comprehensive solution of a recycling problem makes it possible to use as energy resources a lot of waste that has not found application in other technologies, to produce alternative multi-component fuel which structure meets environmental and energy requirement for local heating systems. In addition, the implementation of such technology will make it possible to reduce power consumption of enterprises of various kinds that consume fuel and will also increase the share of local fuels in the energy balance of a particular region.В Беларуси нефтеперерабатывающим и нефтедобывающим отраслям уделяется пристальное внимание. На фоне активного сохранения уровня переработки и объемов добычи нефти в нашей республике и странах Евразийского экономического союза происходит устойчивое образование углеводородсодержащих отходов, поэтому их переработка – актуальная задача, способная повысить конкурентоспособность производства, а их эффективное использование относится к важным экономическим и экологическим задачам для многих стран. Наиболее экономически оправданным способом использования углеводородсодержащих отходов является их переработка в энергоресурсы. В данном случае можно получить значительный энергетический и экономический эффект от совместного использования углеводородсодержащих, древесных, сельскохозяйственных и иных горючих отходов, улучшив при этом экологическую обстановку в местах складирования отходов и создавая твердое топливо с необходимыми энергетическими и физико-химическими свойствами. Комплексное решение проблемы переработки отходов позволяет использовать многие не нашедшие применения в других технологиях отходы в качестве энергоресурсов, производить альтернативное многокомпонентное топливо с составом, обеспечивающим экологические и энергетические требования для локальных систем теплоснабжения. Кроме того, внедрение такой технологии сделает возможным сокращение энергозатрат предприятий различного назначения, потребляющих топливо, увеличит долю местных видов топлива в энергетическом балансе конкретного региона.
РАСЧЕТ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ С ДВУСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ. Часть 2
Get PDFThe most important features of outdoor lighting lines are of considerable length and the use of a large number of light sources of an average power. Under such conditions, in order to determine and maintain the optimal modes of operation of outdoor lighting networks with a bilateral supply it is necessary to choose the wire section of the line. This section should provide the required voltage levels to the light sources in all modes, but it should not be too high, in order not to increase the cost of the grid. This article demonstrates an example of the choice of the optimum conductor cross-section of the lighting line when it is working in a normal mode (bilateral power supply) with voltage levels at the power items of 230 V, as well as in the mode of unilateral power (at voltage loss in the second power item) with a value of the voltage of 230 V in the first item of the power supply. The method of calculation of the mode of such a line that had been presented in part 1 of the article was used. The calculation is performed with the of MathCad software. The diagrams of the voltage distribution at items of the lighting line with bilateral power under conditions of different modes of functioning are plotted for various sections of aluminum conductors. The choice of the optimal values of the cross sections of the lighting network was based on the mentioned diagrams. The specific features of different modes of operation of the lighting line with the chosen conductor cross section were analyzed. Operating parameters for each phase of the line (i.e. voltage at the items of the circuit, power, currents, power loss and voltage drop in all sections) were determined. The presented data make one possible to estimate the power consumption of the lighting line taking the daily schedule of enabling and disabling of outdoor lighting networks into account. The most economical modes were determined.Важнейшими особенностями линий наружного освещения являются их значительная протяженность и использование большого количества источников света средней мощности. В таких условиях для определения и поддержания оптимальных режимов работы сети наружного освещения с двусторонним питанием необходимо правильно выбрать сечение проводников линии. Такое сечение должно обеспечивать требуемые уровни напряжения на источниках света во всех режимах, но при этом не должно быть завышено, чтобы не увеличивать стоимость электрической сети. В статье приведен пример, где показан выбор оптимального сечения проводников осветительной линии при ее работе в нормальном режиме (двустороннее питание) с уровнями напряжения в пунктах питания 230 В, а также в режиме с односторонним питанием (при потере напряжения во втором пункте питания) со значением напряжения в первом пункте питания 230 В. Использована представленная в части 1 статьи методика расчета режима такой линии. Расчет осуществлен с помощью реализованных в среде MathCad программ. Представлены графики распределения напряжений в точках осветительной линии с двусторонним питанием в разных режимах работы, построенные для различных сечений алюминиевых жил. На их основе осуществлен выбор оптимального значения сечения проводников осветительной сети. Проанализированы особенности разных режимов работы осветительной линии с выбранным сечением проводников. Определены режимные параметры для каждой фазы линии: напряжения в точках схемы, мощности, токи, потери мощности и падение напряжения на всех участках. Представленные данные позволяют оценить электропотребление осветительной линии с учетом суточного графика включения и отключения сети наружного освещения. Определены наиболее экономичные режимы
ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЦИФРОВЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В СИСТЕМЕ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ MATLAB–SIMULINK
Get PDFThe implementation of information support for PC-based and hardware-software based sets for digital overcurrent protection devices and their models testing using MatLab-Simulink environment is considered. It is demonstrated that the mathematical modeling of a part of the power system – viz. of the generalized electric power object – could be based on rigid and flexible models. Rigid models implemented on the basis of mathematical description of electrical and magnetic circuits of a power system can be considered as a reference model for the simulation results that have been obtained with the aid of another simulation system to be compared with. It is proposed to implement flexible models for generalized electric power object in the MatLabSimulink environment that includes the SimPowerSystems component library targeted to power system modeling. The features of the parameters calculation of the SimPowerSystems component library blocks that the power system model is formed of are considered. Out of the Simulink standard blocks the models of a wye-connected current transformers were composed as well as the digital overcurrent protection, missing in the component library. A comparison of simulation results of one and the same generalized electric power object implemented in various PC-based software packages was undertaken. The divergence of simulation results did not exceed 3 %; the latter allows us to recommend the MatLab-Simulink environment for information support creation for hardware-software based sets for digital overcurrent protection devices testing. The structure of the hardware-software based set for digital overcurrent protection device testing using the Omicron CMC 356 has been suggested. Time to trip comparison between the real digital protection device МР 801 and the model with the parameters which are exactly match the parameters of the prototype device was carried out using the identical test inputs. The results of the tests demonstrated a close coincidence of results (the divergence of not more than 8 %), that confirms the possibility of using the suggested hardware-software based test set during the development and debugging of new digital relay protection devices.Рассмотрена реализация информационного обеспечения для компьютерных и аппаратно-программных испытательных комплексов для проверки работоспособности цифровых токовых защит электроустановок и их моделей в системе динамического моделирования MatLab-Simulink. Показано, что математическое моделирование части электроэнергетической системы – обобщенного электроэнергетического объекта – может строиться на основе жестких и гибких моделей. Жесткие модели, реализуемые на основе математического описания электрических и магнитных контуров элементов энергосистемы, могут рассматриваться как эталон, с которым можно сравнивать результаты моделирования таких же электроэнергетических объектов, но полученных в других системах моделирования. Гибкие модели обобщенного электроэнергетического объекта предлагается реализовывать в системе динамического моделирования MatLab-Simulink, в состав которой входит пакет расширения SimPowerSystems, ориентированный на имитационное моделирование электротехнических устройств. Рассмотрены особенности расчета параметров основных библиотечных блоков SimPowerSystems, из которых формируется модель энергосистемы. Из стандартных блоков Simulink составлены модели трехфазной группы трансформаторов тока с соединением вторичных обмоток и нагрузок по схеме «звезда с нулевым проводом» и модель цифровой токовой защиты, отсутствующие в базовой библиотеке. Проведено сопоставление результатов моделирования одного и того же обобщенного электроэнергетического объекта, реализованного в различных компьютерных программных комплексах. Расхождение результатов моделирования составило не более 3 %, что позволяет рекомендовать систему динамического моделирования MatLab-Simulink для создания программного обеспечения аппаратно-программных испытательных комплексов. Предложена структура аппаратно-программных испытательных комплексов на основе проверочной установки Omicron CMC 356. Произведено сравнение времени срабатывания реального цифрового реле типа МР 801 и модели, параметры которой в точности повторяют параметры устройства прототипа при идентичных входных воздействиях. В результате проведенных испытаний выявлено близкое совпадение результатов (расхождение не более 8 %), что подтверждает возможность использования предложенных испытательных комплексов при разработке и отладке новых цифровых устройств релейной защиты.
АНАЛИЗ И ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА БАЗЕ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
Get PDFOn the basis of the gas compressor units of compressor plants of a main gas pipeline mathematical models of the macro-level were generated for analysis and parametric optimization of combined energy-and-technology units. In continuation of the study these models was applied to obtain the regression dependencies. For this purpose, a numerical experiment was used which had been designed with the use of regression analysis mathematical tool, which assumes that the test results should represent independent, normally distributed, random variables with approximately equal variance. Herewith we study the dependence of the optimization criterion on the value of control parameters (factors). Planning, conducting and processing of results of the experiment was conducted in the following sequence: choice of the optimization criteria, selection of control parameters (factors), encoding factors, the matrix of experiment compiling, assessing significance of regression coefficients, testing the adequacy of the model and reproducibility of the experiments. As the optimization criteria the electricity capacity and efficiency of combined energy-technology units were adopted. As control parameters for the installation with a gas-expansion-and-generator machine the temperature of the fuel gas before the expander, the pressure of the fuel gas after the expander and the temperature of the air supplied to the compressor of the engine were adopted, while for the steam turbine the adopted optimization criteria were compression in the compressor of the engine, the steam consumption for the technology and the temperature of the air supplied to the compressor of the engine. The application of the outlined methodological approach makes it possible to obtain a simple polynomial dependence, which significantly simplify the procedures of analysis, parametric optimization and evaluation of efficiency in the feasibility studies of the options of construction of the energy facilities.Для анализа и параметрической оптимизации комбинированных энерготехнологических установок на базе газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистрального газопровода были разработаны математические модели макроуровня. В ходе исследования указанные модели применены для получения регрессионных зависимостей. Для этого использовали результаты численного эксперимента, при планировании которого применяется математический аппарат регрессионного анализа. Предполагается, что результаты опыта представляют собой независимые, нормально распределенные, случайные величины с приблизительно равными дисперсиями. При этом изучается зависимость критерия оптимизации от величины управляющих параметров (факторов). Планирование, проведение и обработка результатов эксперимента проводились в такой последовательности: выбор критериев оптимизации, выбор управляющих параметров (факторов), кодирование факторов, составление матрицы планирования эксперимента, оценка значимости коэффициентов регрессии, проверка адекватности модели и воспроизводимости опытов. В качестве критериев оптимизации были приняты электрическая мощность и КПД комбинированных энерготехнологических установок, в качестве управляющих параметров для установки с детандер-генераторным агрегатом – температура топливного газа перед детандером, давление топливного газа после детандера, температура воздуха, подаваемого в компрессор двигателя, а для установки с паросиловым блоком – степень сжатия в компрессоре двигателя, расход пара на технологию и температура воздуха, подаваемого в компрессор двигателя. Применение указанного методического подхода позволяет получить простые полиномиальные зависимости, которые значительно упрощают процедуры анализа, параметрической оптимизации и оценки эффективности при технико-экономических обоснованиях вариантов строительства энергетических объектов
МЕТОДИКА РАСЧЕТА И АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕБРИСТЫХ ТРУБ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С НЕРАВНОМЕРНЫМ ВНЕШНИМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ
Get PDFThe article focuses on a new method of calculating heat transfer coefficient of bimetallic finned tubes of air coolers taking into account external operational pollution. In contrast to wellknown methods that use the assumption of a uniform distribution of operational contamination layer with a constant thickness over the entire surface of the fins in the present method being introduced it is assumed that the thickness of the pollution layer during long-term operation is changed irregularly. Under such conditions the thickness of the pollution layer at the base of the fins becomes much greater than at the rest of the finned surface. The suggested method is based on a mathematical model developed with the use of the method of electrothermal analogy, whereby the heat flow through the wall of the finned tube is considered as divided into two components, viz. through the annular layer of outside contamination adjacent to the base of the ribs, and through the remaining part of the external ribbed surface covered with a thin layer of pollution. Within the framework of the developed methodology a new method for determining the thermal resistance of the pollution layer, which is based on analytical solution of two dimensional problem of heat conduction in the annular layer has been created. With the use of this technique the influence of the degree of contamination of the intercostal space of the industrially manufactured bimetallic finned tubes on the heat transfer coefficient has been studied taking into account the intensity of heat transfer of air and the properties and composition of the pollutant for industrial manufactured bimetallic finned tubes. It is established that a layer thickness of the pollutant at the base of the ribs has the greatest influence on the heat transfer coefficient. This is due primarily to the change of actual coefficient of the fins. It is demonstrated that the heat conductivity of the external pollutant has a significant impact on the heat transfer coefficient when the heat exchanger functions in the mode of forced convection of air.Рассмотрена новая методика расчета коэффициента теплопередачи биметаллических ребристых труб аппаратов воздушного охлаждения с учетом внешнего эксплуатационного загрязнения. В отличие от общеизвестных методик, использующих допущение о равномерном распределении слоя эксплуатационного загрязнения с постоянной толщиной по всей поверхности оребрения, в данной методике предполагается, что толщина слоя загрязнения при длительной эксплуатации изменяется неравномерно. При этом толщина слоя загрязнения у основания ребер со временем становится значительно больше, чем на остальной части ребристой поверхности. В основе методики лежит математическая модель, разработанная с использованием метода электротепловой аналогии, согласно которому тепловой поток через стенку ребристой трубы рассматривается условно разделенным на две составляющие: через кольцевой слой внешнего загрязнения, прилегающий к основанию ребер, и через оставшуюся часть внешней ребристой поверхности, покрытую тонким слоем загрязнения. В рамках разработанной методики создан новый способ определения термического сопротивления слоя загрязнения, который базируется на аналитическом решении двухмерной задачи теплопроводности в кольцевом слое. С помощью данной методики для промышленно изготавливаемой биметаллической ребристой трубы проведено исследование влияния степени загрязнения межреберного пространства на коэффициент теплопередачи с учетом интенсивности теплоотдачи воздуха, свойств и состава загрязнения. Установлено, что наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи оказывает толщина слоя загрязнения у основания ребер. Это связано, прежде всего, с изменением фактического коэффициента оребрения. Показано, что теплопроводность внешнего загрязнения заметно влияет на коэффициент теплопередачи при работе теплообменника в режиме вынужденной конвекции воздуха
О НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ГОРЯЧЕЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Get PDFThe present article contains information concerning the new Cl-anionization technology in the preparation of hot drinking water. In contrast with water softening, that replaces all the hardness salts by sodium cations in the cation exchanger, this new technology makes it possible to replace incrustating HCO3̄ and SO42--anions in a strong-base anion exchanger by Cl⁻-ions. As a result, the incrustation on the surfaces of heating hot water heaters is prevented. Thus, cations of hardness that are valuable for the human body remain in the water, the quality of the latter conforming to drinking water quality. Considering the important role of calcium and magnesium in the human body, in Germany and Turkey the minimum value of hardness cations in drinking water is limited to 2.85 and 7.50 mg-Eqv/l, respectively. According to the World Health Organization, in the composition of drinking water, the concentration of cations of magnesium and calcium is recommended, respectively, within 10–(20–30), and 20–50 mg/l; the minimum value of total hardness is 2–4 mg-Eqv/l. According to the developed technology drinking water is passed consistently in the downward direction through the mechanical and chlorineanionite exchanger filters. In the latter, the main part of HCO3̄ and SO42--water ions are exchanged for Cl-anions of anionite. Then the water is collected in the tank, from where it is pumped to the hot water heater through the ultraviolet disinfection unit. After the depletion of the anionite by HCO3̄ and SO42--anions, it is regenerated by a solution of 8–12 % NaCl. The results of research by the anion exchangers Purolite A200EMBCl and AB-17-8 are plotted. It is noted that when the specific consumption of salt for regeneration is of about 45–55 kg/m³, working exchange capacity of the A200EMBCl occurs to be in the range 300–370 g-Eqv/m³. For anionization of water, the residual concentration of HCO3̄-ions are changed from 0.5 to 3.2 mg-Eqv/l. The average concentration of these anions occurs to be between 1.8 and 2.2 mg-Eqv/l, when their initial value is 4.4 mg-Eqv/l.В статье приводятся сведения о новой технологии Cl-анионирования при подготовке горячей питьевой воды. Указанная технология в отличие от умягчения воды, где все соли жесткости замещаются в катионите катионами натрия, позволяет заменить накипеобразующие HCO-/3- и SO(2-)/4 -анионы в сильноосновном анионите Cl⁻-ионами. В результате предотвращается образование накипи на поверхностях нагрева подогревателей горячего водоснабжения. Таким образом, ценные для человеческого организма катионы жесткости остаются в составе воды, и ее качество удовлетворяет качеству питьевой воды. Учитывая важную роль кальция и магния для человеческого организма, в Германии и Турции ограничивается минимальное значение катионов жесткости в питьевой воде соответственно до 2,85 и 7,50 мг-экв/л. По данным Всемирной организации здравоохранения, в составе питьевой воды концентрация катионов магния и кальция рекомендуется соответственно в пределах 10–(20–30) и 20–50 мг/л; минимальное значение общей жесткости 2–4 мг-экв/л. Согласно разработанной технологии питьевая вода последовательно в направлении сверху вниз пропускается через механический и хлор-анионитный фильтры. В последнем основная часть HCO-/3- и SO(2-)/4-ионов воды обменивается на Cl-анионы анионита. Далее вода собирается в бак, откуда насосом через аппарат ультрафиолетовой дезинфекции подается в подогреватель горячего водоснабжения. После истощения анионита SO(2-)/4- и HCO-/3-анионами осуществляется его регенерация раствором (8–12)%-й NaCl. Излагаются результаты исследований анионитами Purolite A200EMBCl и АВ-17-8. Отмечается, что при удельном расходе соли на регенерацию около 45–55 кг/м³ рабочая обменная емкость A200EMBCl получается в пределах 300–370 г-экв/м³. При анионировании воды остаточная концентрация HCO-/3-ионов изменялась в пределах от 0,5 до 3,2 мг-экв/л. Средняя концентрация этих анионов при исходном их значении, равном 4,4 мг-экв/л, получилась в пределах от 1,8 до 2,2 мг-экв/л
КОГЕНЕРАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИКРОТЭС НА БАЗЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Get PDFThe possibilities of operation of electric generators based on internal combustion engines with air cooling under conditions of cogeneration, when, along with the electricity, heat release in different embodiments is provided. Such facilities are usually realized on the basis of gasoline internal combustion engines (i.e. gasoline is used as a fuel). They can be used in the household, by professional builders, geologists, the military and rescuers in the area of emergencies and in areas with a lack of infrastructure. The basis of the facility is the gasoline generator Hitachi-2400 with an air-cooled power of 2.4 kW. The basic methodology for the study of microthermal power plants based on an air-cooled internal combustion engine which is based on balance equations is presented. The facility operation ensures the measurement of all temperatures and expenses of operating environments for determining heat flow in accordance with the proposed methodology. The specifications of heat exchangers for utilizing the heat of exhaust flue gases are presented. The energy diagram illustrating the useful effect of the application of various heat exchangers are plotted. Cogeneration possibilities of the facility are provided, firstly, by the release of heat with the air that cools a cylinder of the internal combustion engine, and, secondly, by the release of heat of hot water heated by utilizing the heat of the leaving flue gases, and, thirdly, in the calculated version, by the release of heat with air that is sequentially heated due to the cooling of the cylinder head and then by utilizing the heat of exhaust gases. It is demonstrated that the fuel heat utilization factor can be increased from 0.22 to 0.50–0.60, depending on the adopted technical solutions.Рассмотрены возможности работы генераторов электрического тока на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением в условиях когенерации, когда с отпуском электроэнергии обеспечивается отпуск теплоты в различных вариантах. Такие установки, как правило, выполняются на основе карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (т. е. в качестве топлива используется бензин). Могут применяться в быту профессиональными строителями, геологами, военными и спасателями в зоне чрезвычайных ситуаций, на территориях с отсутствием инфраструктуры. В основе установки использован бензогенератор «Хитачи-2400» с воздушным охлаждением мощностью 2,4 кВт. Представлены основные методические положения для исследования микроТЭС на базе двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, в основе которых лежат балансовые уравнения. При работе установки обеспечивается измерение всех температур и расходов рабочих сред для определения тепловых потоков в соответствии с предложенной методикой. Представлены технические характеристики теплообменных аппаратов для утилизации теплоты отработавших дымовых газов. Построены энергетические диаграммы, иллюстрирующие полезный эффект от применения различных теплообменных аппаратов. Когенерационные возможности установки обеспечиваются, во-первых, отпуском теплоты с охлаждающим цилиндр двигателя внутреннего сгорания воздухом, во-вторых, отпуском теплоты с горячей водой, нагретой за счет утилизации теплоты уходящих дымовых газов, и в-третьих, в расчетном варианте – отпуском теплоты с воздухом, последовательно нагретым за счет охлаждения головки цилиндра, а затем – за счет утилизации теплоты уходящих газов. Показано, что коэффициент использования теплоты топлива может быть увеличен с 0,22 до 0,50–0,60 в зависимости от принятого технического решения
РАСЧЕТ ИНДУКТИВНОСТЕЙ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИНКОРПОРИРОВАННЫМИ ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
Get PDFInterior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) refers to salient-pole synchronous motors, characterized by inequality of inductances of longitudinal (d) and transverse (q) axes. Electromagnetic torque of IPMSM consists of two components: active torque and reactive torque; the latter depends on inductances of d and q axes. An analytical method to calculate own inductances and mutual inductances of a three-phase IPMSM is presented. Distributed windings of the stator are substituted by equivalent sine distributed windings. An interior permanent magnets rotor is substituted by an equivalent salient-pole rotor. Sections of a magnetic circuit comprising interior permanent magnets, air barriers and steel bridges are substituted by equivalent air-gap. The expressions of the magnetic induction created by current of the stator windings at each point of the air gap as well as of magnetic flux linkage of the stator windings have been obtained. The equations of the self-inductances of phases A, B, C, and of inductance of mutual induction are determined from magnetic flux linkage. The inductance of the d and q axes have been obtained as a result of transformation of the axes abc–dq. The results obtained with the use of the proposed analytical method and the finite element method are presented in the form of a graph; the calculations that have been obtained by these two methods were compared. Синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами (СДИПМ) относится к явнополюсным, характеризующимся неравенством индуктивностей по продольным (d) и поперечным (q) осям. Электромагнитный момент СДИПМ состоит из двух составляющих: активной и реактивной, которая зависит от продольной и поперечной индуктивностей. Представлен аналитический метод расчета собственных индуктивностей и индуктивностей взаимоиндукции трехфазного СДИПМ. Распределенные обмотки статора замещены эквивалентными синусными обмотками. Ротор с инкорпорированными постоянными магнитами замещен эквивалентным явнополюсным ротором. Участки магнитной цепи, содержащей постоянные магниты, воздушные барьеры и стальные мосты, замещены эквивалентным воздушным зазором. Получены выражения магнитной индукции, создаваемой током обмоток статора в каждой точке воздушного зазора, а также потокосцеплений обмоток статора. Уравнения собственных индуктивностей фаз A, B, C и индуктивностей взаимоиндукции определены из потокосцеплений. Индуктивности осей d и q получены в результате преобразования осей abc–dq. Результаты разработанного аналитического метода и метода конечных элементов представлены в виде графика. Осуществлено сравнение расчетов, полученных этими двумя методами.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КАБЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 6–110 КВ С ИЗОЛЯЦЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА. Часть 1
Get PDFThe assessment of the suitability of cables of 6–110 kV with XLPE insulation in comparison with cables of the same voltage but possessing paper-oil insulation has been fulfilled on the basis of the criterion of reduced costs. Thus, the comparison was undertaken between cables of various design and material of insulation: three-core paper insulated ones vs. three-core XLPE insulated ones; three-core paper-insulated ones vs. solid wires with XLPE insulation; single-core oil-filled cables of 110 kV with paper insulation vs. solid wires of 110 kV with XLPE insulation. The increase in long-term permissible current loads for cables with XLPE insulation because of the larger permissible temperature of heating in comparison with cables with paper-oil insulation complies with as would increase in the cross-sectional area of cable cores (equal to 0.61 from the original) and therefore reduces the cost of the cable by reducing the cost of manufacture of conductors. The reduced costs of the construction and operation of cable lines with XLPE insulation (accounting the increase in the cost of a cable 1.2 and 2 times as compared with the cost of a cable with three-core insulation), despite the decline in the cost of manufacture of conductors and the reduced annual operating costs (9 % and 17 % respectively of cable lines of voltage of up to 35 kV and 110 kV), occurred to be more than the reduced costs of the construction and operation of cable lines with paper insulation. Currently the cost of one meter of cable with XLPE insulation is less than the cost of cables of AAB, CASB, AASv types of a voltage of 10 kV with aluminium cores, that ensures their undeniable efficacy.Оценка целесообразности применения кабелей напряжением 6–110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена по сравнению с кабелями на те же напряжения с бумажно-масляной изоляцией выполнена на основе критерия приведенных затрат. При этом сравнивались между собой кабели различных конструктивных исполнений и материала изоляции: трехжильные с бумажной изоляцией и трехжильные с изоляцией из сшитого полиэтилена; трехжильные с бумажной изоляцией и одножильные с изоляцией из сшитого полиэтилена; одножильные маслонаполненные кабели напряжением 110 кВ с бумажной изоляцией и одножильные кабели напряжением 110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Увеличение длительно допустимого тока нагрузки на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена из-за большей допустимой температуры его нагрева по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией соответствует как бы увеличению площади поперечного сечения жил кабеля (в размере до 0,61 от первоначальной) и, следовательно, обеспечивает снижение стоимости кабеля за счет снижения стоимости изготовления токопроводящих жил. Приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена (при повышении стоимости кабеля в 1,2 и 2 раза по сравнению со стоимостью кабеля с трехжильной изоляцией), несмотря на снижение затрат на изготовление токопроводящих жил и сниженные годовые эксплуатационные расходы (на 9 и 17 % соответственно кабельные линии напряжением до 35 и 110 кВ), оказываются большими приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию кабельных линий с бумажной изоляцией. В настоящее время стоимость одного метра кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена меньше стоимости кабелей типов ААБ, ЦАСБ, ААШв напряжением 10 кВ с алюминиевыми жилами, что обеспечивает безусловную эффективность их применения
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ
Get PDFThe traction characteristic of an electric vehicle is the main characteristic of mechanical system that reflects its key performance indicators. Implementation of the traction characteristic is based on controlling angular speed and torque of electric traction motor in an automatic control system. The static mechanical characteristic of an electric traction motor in an automatic control system is the most important characteristic that determines weight, size and operating characteristics of an electric traction motor and serves as the basis for design. The most common variants of constructive implementation of a traction electric drive are analyzed, and a scheme is chosen for further design. Lagrange’s equation for electric mechanical system with one degree of freedom is written in generalized coordinates. In order to determine the generalized forces, elementary operation of all moments influencing on a moving car has been calculated. The resulting equation of motion of the electric vehicle corresponding to the design scheme, as well as the expressions for calculation of characteristic points of static mechanical characteristics of traction motor (i.e. the maximum and minimum time, minimum power) are obtained. In order to determine the nominal values of the angular velocity and the power of electric traction motor, a method based on ensuring the movement of the vehicle in the standard cycle has been developed. The method makes it possible to calculate characteristic points of the mechanical characteristic with the lowest possible power rating. The algorithm for calculation of mechanical characteristics of the motor is presented. The method was applied to calculate static mechanical characteristic of an electric traction motor for a small urban electric truck.Основным показателем механической системы транспортного средства, отражающим его главные эксплуатационные свойства, является тяговая характеристика электромобиля. Реализация данной характеристики обеспечивается соответствующим регулированием угловой скорости и момента тягового электродвигателя в системе автоматического регулирования. Статическая механическая характеристика тягового электродвигателя в системе автоматического регулирования – важнейшее свойство, которое определяет массогабаритные и эксплуатационные показатели электродвигателя и служит основой для его проектирования. Осуществлен анализ наиболее распространенных вариантов конструктивного исполнения тягового электропривода с выбором его схемы для дальнейшего проектирования. Применительно к механической системе электромобиля с одной степенью свободы записано уравнение Лагранжа в обобщенных координатах. Для определения обобщенной силы вычислена элементарная работа всех моментов, действующих на движущийся автомобиль. Получены уравнение движения электромобиля, соответствующее расчетной схеме, и выражения для расчета характерных точек статической механической характеристики тягового электродвигателя: максимального и минимального моментов, минимальной мощности. Разработана методика для определения номинальных значений угловой скорости и мощности тягового электродвигателя. Методика позволяет осуществить расчет точек механической характеристики тягового электродвигателя при минимально возможной номинальной мощности. Приведен алгоритм расчета механической характеристики электродвигателя. На основе разработанной методики осуществлен расчет требуемой статической механической характеристики тягового электродвигателя для городского грузового электромобиля малой грузоподъемности