Electrical Engineering and Power Engineering (EE&PE - E-Journal) / Електротехніка та електроенергетика
Not a member yet
396 research outputs found
Sort by
Зелена енергетика як ключовий елемент впровадження концепції розподіленої генерації
Get PDFPurpose. The purpose of this article is to study the role of "Green energy" in the concept of generation distribution, to analyze the contribution of renewable sources to the stability of energy. The main tasks include improving models of electric photo panels and wind generators to achieve environmental and economic efficiency.
Methodology. Mathematical modeling of photovoltaic panels and wind generators, analysis of the effect of the precision factor and the efficiency factor of the inverter on power generation. A comparative analysis of the obtained results with real data is used to validate the models. The aerodynamic characteristics of the wind generator and the influence on the output power are studied. An optimized model for forecasting the efficiency of hybrid systems using green technologies is being developed.
Findings. The obtained research results reveal the key contribution of "Green Energy" to the concept of distributed generation. The methods of mathematical model panels and the use of photovoltaic generators, together with the application of the current coefficient and taking into account the efficiency of the inverter, made it possible to increase the accuracy of forecasting electricity generation. The developed model takes into account the aerodynamic characteristics of the wind generator, emphasizing the realized possibility of exceeding the nominal power in accordance with the real characteristics. The obtained results are compared with real data for validation and confirmation of the effectiveness of the system.
Originality. It consists in improving the model of photovoltaic panels, taking into account the influence of the inverter and the aerodynamic features of the wind generator. The work found that the largest generation of wind generators on earth is from October to February, indicating the advantage of combining solar and wind energy.
Practical value. It consists in optimizing the forecasting of electricity generation in hybrid systems, which determined the increase in accuracy and adaptability to real conditions. Your study represents the potential for the development of "Green Energy" in communities with a large area and medium capacity.Мета роботи. Метою цієї статті є вивчення ролі "Зеленої енергетики" у концепції розподіленої генерації, аналіз внеску відновлюваних джерел у стабільність енергетики. Основні завдання включають удосконалення моделей фотоелектричних панелей і вітрогенераторів для досягнення екологічної та економічної ефективності.
Методи дослідження. Математичне моделювання фотоелектричних панелей та вітрогенераторів, аналіз впливу уточнюючого коефіцієнта та коефіцієнта корисної дії інвертору на електрогенерацію. Використовується порівняльний аналіз отриманих результатів з реальними даними для валідації моделей. Досліджуються аеродинамічні характеристики вітрогенератора та вплив на вихідну потужність. Розробляється оптимізована модель для прогнозування ефективності гібридних систем з використанням зелених технологій.
Отримані результати. Отримані результати дослідження розкривають ключовий внесок "Зеленої енергетики" у концепцію розподіленої генерації. Методи математичного моделювання фотоелектричних панелей та вітрогенераторів, разом із застосуванням уточнюючого коефіцієнта та врахуванням ККД інвертору, дозволили покращити точність прогнозування електрогенерації. Розроблена модель враховує аеродинамічні характеристики вітрогенератора, підкреслюючи реалізовану можливість перевищення номінальної потужності відповідно до реальної характеристики. Отримані результати порівнюються з реальними даними для валідації та підтвердження ефективності систем.
Наукова новизна. . Полягає в удосконаленні моделі комбінованої генерації фотоелектричних панелей та вітрогенератору, шляхом уточненого врахування роботи інвертору. Також було отримано дані по потенціалу застосування гібридної станції в обраному регіоні та доведено її переваги над застосуванням окремо СЕС та ВЕС.
Практична цінність. Полягає в оптимізації прогнозування електрогенерації в гібридних системах, що визначено підвищенням точності та адаптованістю до реальних умов. Дослідження виявляє потенціал для розвитку "Зеленої енергетики" в громадах з великою площею та середньою потужністю
Теплові процеси у теплообмінному блоці комбінованої фотоенергетичної установки з концентрацією сонячного випромінювання
Get PDFPurpose. Calculate the energy balance of a photo-energy installation for operation in conditions of concentrated solar radiation, develop the design of a heat exchange unit with "micro" channels.
Methodology. Analytical studies using criterion equations of hydrodynamics, creation and study of computer models based on heat balance equations.
Findings. Based on the analysis of thermal processes, the design of a heat exchange unit equipped with "micro channels" for a combined photoelectric plant designed to work in conditions of concentrated solar radiation is proposed. It is shown that such a design creates a transitional mode of cooling liquid flow, which allows for efficient cooling of solar cells under conditions of concentrated solar radiation. Based on the results of research, ways of improving the design of the heat exchange unit for equipping a photoelectric system designed to work in conditions of disruption of the typical energy infrastructure are proposed. It has been shown that in order to reduce the temperature difference over the SC area, the design of the heat exchange block can be optimized by moving the coolant inlet to the center and creating two exits at the opposite ends of the block.
Originality. For the first time, the design of the radiator of the heat exchange unit based on "micro-channels" was proposed, which provides a transitional mode of coolant flow with a heat exchange coefficient between the coolant and the upper plate of the radiator. hf ~ 10000 W/(m2K) at a flow speed in the gaps between the plates ~2.1 m/s.
Practical value. The evaluation of the efficiency, thermal and electrical characteristics of the combined photo-energy system with the concentration of solar radiation was performed. It is proposed to use the developed design of the heat exchange unit for equipping a photoelectric plant for operation in conditions of disruption of the typical energy infrastructure. A preliminary calculation of the thermal and electrical parameters of a photovoltaic installation equipped with multi-cascade solar cells based on gallium arsenide and a heat exchange unit with "microchannels" was carried out.Мета роботи. Провести розрахунок енергетичного балансу фотоенергетичної установки для роботи в умовах концентрованого сонячного випромінювання, розробити конструкцію теплообмінного блоку з «мікро» каналами.
Методи дослідження. Аналітичні дослідження за допомогою критеріальних рівнянь гідродинаміки, створення та дослідження комп’ютерних моделей на основі рівнянь теплового балансу.
Отримані результати. На основі аналізу теплових процесів запропоновано конструкцію теплообмінного блоку оснащеного «мікро каналами» для комбінованої фотоенергетичної установки, що розрахована на роботу в умовах концентрованого сонячного випромінювання. Показано, що в такій конструкції створюється перехідний режим потоку рідини, що охолоджує, що дозволяє ефективно охолоджувати сонячні елементи в умовах концентрованого сонячного випромінювання. На основі результатів досліджень запропоновано шляхи покращення конструкції теплообмінного блоку для оснащення фотоенергетичної установки, розрахованої на роботу в умовах порушення типової енергоінфраструктури. Показано, що для зменшення перепаду температури за площею СЕ можливе перенесення входу теплоносія в центр і двох виходів на протилежних краях блоку.
Наукова новизна. Вперше запропонована конструкція радіатора теплообмінного блоку на основі «мікроканалів», що забезпечує перехідний режим потоку з коефіцієнтом теплообміну між теплоносієм та верхньою пластиною радіатора hf ~ 10000 Вт/(м2⋅К) при швидкості потоку у проміжках між пластинами ~2.1 м/с.
Практична цінність. Виконано оцінку ефективності, теплових та електричних характеристик комбінованої фотоенергетичної установки з концентрацією сонячного випромінювання. Запропоновано використання розробленої конструкції теплообмінного блоку для оснащення фотоенергетичної установки для роботи в умовах порушення типової енергоінфраструктури. Проведено попередній розрахунок теплових та електричних параметрів фотоенергетичної установки, оснащеної багатокаскадними сонячними елементами на основі арсеніду галію та теплообмінним блоком із «мікроканалами»
Investigation of electromagnetic processes in the case of static eccentricity of a two-pole induction motor with a short-circuited rotor
Get PDFPurpose. Correction of the mathematical model of electromagnetic processes in a two-pole induction motor with a short-circuited rotor, taking into account static rotor eccentricity to identify diagnostic correlations.
Methodology. Analytical modeling using the method of specific magnetic conductivity, mathematical modeling of electromagnetic fields in a three-phase induction motor with a short-circuited rotor using methods of electromagnetic field theory and finite element methods.
Obtained results. The necessity of improving mathematical models for induction motors with short-circuited rotors to establish new or refine connections between diagnostic features and diagnosed defects has been demonstrated. Refined mathematical expressions for calculating the specific conductivity of non-uniform air gaps in induction motors with static eccentricity are provided. Modeling was performed using the FEMM environment for a statically eccentric two-pole induction motor with a short-circuited rotor. It has been proven that the harmonic order values obtained using the numerical-field method are consistent with those obtained analytically.
Findings. Based on the field approach and using the finite elements method, an analysis of the distribution of magnetic field in a two-pole induction motor with a short-circuited rotor was conducted. Harmonic analysis of the magnetic field in the air gap was performed to identify the fundamental harmonic and higher and lower-order harmonics when eccentricity occurs. The influence of static rotor eccentricity on the electromagnetic processes of the induction motor was analyzed.
Practical value. The results of the study can be utilized for functional diagnosis of the rotor winding of induction motors based on the radial component of the magnetic field. This will contribute to enhancing the reliability of induction motors and enable the prevention of failure in induction motors with short-circuited rotors.Purpose. Correction of the mathematical model of electromagnetic processes in a two-pole induction motor with a short-circuited rotor, taking into account static rotor eccentricity to identify diagnostic correlations.
Methodology. Analytical modeling using the method of specific magnetic conductivity, mathematical modeling of electromagnetic fields in a three-phase induction motor with a short-circuited rotor using methods of electromagnetic field theory and finite element methods.
Obtained results. The necessity of improving mathematical models for induction motors with short-circuited rotors to establish new or refine connections between diagnostic features and diagnosed defects has been demonstrated. Refined mathematical expressions for calculating the specific conductivity of non-uniform air gaps in induction motors with static eccentricity are provided. Modeling was performed using the FEMM environment for a statically eccentric two-pole induction motor with a short-circuited rotor. It has been proven that the harmonic order values obtained using the numerical-field method are consistent with those obtained analytically.
Findings. Based on the field approach and using the finite elements method, an analysis of the distribution of magnetic field in a two-pole induction motor with a short-circuited rotor was conducted. Harmonic analysis of the magnetic field in the air gap was performed to identify the fundamental harmonic and higher and lower-order harmonics when eccentricity occurs. The influence of static rotor eccentricity on the electromagnetic processes of the induction motor was analyzed.
Practical value. The results of the study can be utilized for functional diagnosis of the rotor winding of induction motors based on the radial component of the magnetic field. This will contribute to enhancing the reliability of induction motors and enable the prevention of failure in induction motors with short-circuited rotors
Підвищення ефективності впровадження та взаємодії розподіленої генерації з локальною електричною мережею
No full textPurpose. There is a trend of transition from a purely centralized power supply to a combined one, the number of local decentralized sources of electricity directly in the distribution networks is increasing. Distribution electric networks are transformed into a network with features characteristic of a local electric system, which receives power both from its own distribution electric networks and from a centralized source. Renewable energy has a number of advantages, but there are also disadvantages. Among them - the complication of the operation of electric networks with the growth of the capacities of renewable sources of electricity installed in them and the instability of generation due to their natural dependence on meteorological conditions, if we talk about technical shortcomings, then this refers to the sinusoidal nature of voltages and currents and voltage deviations, ensuring the quality of electricity which directly depends on ensuring the balance of active and reactive power in the electrical system. The purpose of this article is to analyze the effectiveness of reactive power compensation devices as a tool for reducing the threshold of integration of distributed generation sources into the electrical networks of Ukraine. The task is to study the reduction of the integration threshold for distributed generation.
Research methods. Mathematical modeling of an electrical system with distributed generation elements and reactive power compensation devices. The influence of the operation of reactive power compensation devices on the parameters of the electric network is studied. Comparative analysis of network parameters and their change when implementing distributed generation together with and without reactive power compensation devices.
The results obtained. The obtained results show that the use of reactive power compensation devices makes it possible to increase the carrying capacity of operating power lines and transformers, which is especially important when most of the power system schemes where distributed generation is integrated are of radial type, i.e. it actually lowers the integration threshold for renewable generation in the electric network. A very important factor is that the introduction of reactive power compensation devices together with distributed generation solves the problem of stabilization and voltage loss in electric networks, and also improves the quality of electric energy.
Scientific novelty. The method of selecting reactive power compensators for distribution networks has been further developed, which differs from the existing ones by taking into account the presence of renewable energy sources of various types, which allows to increase the efficiency of the interaction of the local electric network with the renewable generation integrated in it.
Practical value. It consists in lowering the integration threshold of distributed generation sources into electric networks by introducing reactive power compensation devices together with them, which affects a number of technological parameters in the node - reduction of power and voltage losses, stabilization and control of voltage, improvement of electric power quality indicators.Мета роботи. Спостерігається тенденція переходу від чисто централізованого електропостачання до комбінованого, зростає кількість місцевих розосереджених джерел електроенергії безпосередньо в розподільних електричних мережах. Розподільчі електричні мережі перетворюються в мережу з ознаками, характерними для локальної електричної системи, яка отримує живлення як від власних розподільчих електричних мереж, так і від централізованого джерела. Відновлювальна енергетика має ряд переваг, однак є і недоліки. Серед них - ускладнення функціонування електричних мереж при зростанні в них встановлених потужностей відновлюваних джерел електроенергії та нестабільність генерування через природну їх залежність від метеорологічних умов, якщо про технічні недоліки то це стосується - синусоїдності напруг і струмів та відхилень напруги, забезпечення якості електроенергії яке напряму залежить від забезпечення балансу по активній та реактивній потужності в електричній системі. Метою цієї статті є аналіз ефективності роботи пристроїв компенсації реактивної потужності як інструменту для зниження порогу інтеграції джерел розподіленої генерації в електричні мережі України. Завдання полягає в дослідженні зниження інтеграційного порогу для розподіленої генерації.
Методи дослідження. Математичне моделювання електричної системи з елементами розподіленої генерації та пристроями компенсації реактивної потужності. Досліджується вплив роботи пристроїв компенсації реактивної потужності на параметри електричної мережі. Порівняльний аналіз параметрів мережі та їх зміна при впровадженні розподіленої генерації разом з пристроями компенсації реактивної потужності та без них.
Отримані результати. Отримані результати показують, що застосування пристроїв компенсації реактивної потужності дозволяє підвищити пропускну спроможність діючих ліній електропередач і трансформаторів, що особливо ціно коли більшість схем електромережі куди інтегрується розподілена генерація має радіальний тип, тобто, фактично знижує інтеграційний поріг для відновлювальної генерації в електричні мережі. Немало важливим фактором є те що, впровадження пристроїв компенсації реактивної потужності разом з розподіленою генерацією вирішує проблему зі стабілізацією та втратою напруги в електричних мережах, а також покращує показники якості електричної енергії.
Наукова новизна. Отримав подальший розвиток метод вибору компенсаторів реактивної потужності для розподільчих мереж, що відрізняється від існуючих врахуванням наявності відновлюваних джерел енергії різних типів, що дозволяє підвищити ефективності взаємодії локальної електричної мережі з інтегрованою до неї відновлювальною генерацією.
Практична цінність. Полягає в зниженні інтеграційного порогу в електричні мережі джерел розподіленої генерації, за рахунок впровадження разом з ними пристроїв компенсації реактивної потужності, що впливає на ряд технологічних параметрів в вузлі - зниження втрат потужності та напруги, стабілізація та управління напругою, покращення показників якості електричної енергії
Використання критеріїв для оптимізації процесу маршрутизації елеваторного комплексу
Get PDFThe goal of the work. The purpose of this work is to describe the optimality criteria for determining the direction of solving the problem of optimizing transport and technological routes of grain products at the elevator complex.
Research methods. An analytical research method was applied to determine the technological characteristics of the elevator complex line and the dependence of the quality of transported products on the constructed transportation route. A mathematical method is applied to describe the constituent elements of the optimization criteria.
Obtained results. One of the directions for increasing and improving the technological process at the elevator was determined, by improving the control algorithms in the direction of optimizing the technological processes of the elevator according to many criteria. According to optimization criteria, to ensure optimal transportation conditions, minimum losses, minimum transportation time, minimum energy consumption, and minimum length of the laid transportation path should be used, therefore, a description of the main criteria that can primarily affect the efficiency of the elevator complex was performed.
Scientific news. The direction of solving the problem of optimization of transport and technological routes is determined. Analytical derivation of the minimum energy consumption criterion and the minimum grain fight criterion.
Practical value. Optimization of the elevator complex to ensure variable transportation of grain masses, which will affect the productivity and quality of the technological process of the elevator complex.Мета роботи. Метою даної роботи є описання критеріїв оптимальності для визначення напрямку вирішення задачі оптимізації транспортно-технологічних маршрутів зернової продукції на елеваторному комплексі.
Методи дослідження. Був застосований аналітичний метод дослідження, для визначення технологічних харакетиристик лінії елеваторного комплексу та залежності якості транспортуючої продукції від побудованого маршруту транспортування. Застосовано математичний метод для опису складових елементів критеріїв оптимізації.
Отримані результати. Був визначений один із напрямків підвищення й покращення технологічного процесу на елеваторі, шляхом удосконалення алгоритмів керування в напрямку оптимізації технологічних процесів елеватора за багатьма критеріями. За критерії оптимізації, для забезпечення оптимальних умов транспортування повинні використовуватися мінімум втрат, мінімум часу на транспортування, мінімум енергозатрат та мінімальна довжина прокладеного шляху транспортування, тому був виконаний опис основних критеріїв які в першу чергу можуть вплинути на ефективність роботи елеваторного комплексу.
Наукова новина. Визначений напрямок вирішення задачі оптимізації транспортно-технологічних маршрутів. Аналітичне виведення критерію мінімум енергозатрат та критерію мінімум бою зерна.
Практична цінність. Оптимізація елеваторного комплексу для забезпечення варіативного транспортування зернових мас, що вплине на підвищення продуктивності і якості технологічного процесу елеваторного комплексу
Обгрунтування енергоефективності автоматизованої технології опалення на ГЕС
No full textPurpose. Justification of rational control parameters of heat pumps to ensure energy-efficient operation of hydroelectric power plants in heating mode. Development of an automated methodology for calculating rational parameters for a complex system of hydroelectric power station (HPS) operating in heating mode.
Methodology. Mathematical analysis and modeling.
Findings. The application of the heat pump to ensure the heating mode at the hydroelectric power station for the needs of heating and hot water supply of buildings is analytically substantiated, as well as the rational parameters of the heat pump, which ensure the efficient heating mode at the hydroelectric power station, are determined. It is impractical and inefficient to pass the full flow of water passing through the hydraulic unit through the heat pump, because in this case the energy consumption in the heat pump compressor is several times higher than the consumption of the hydraulic unit in pumping mode, which devalues the proposed measure as an energy-saving measure. Therefore, the limiting and rational values of the design and operating parameters of the heat pump and heat accumulator, which ensure the heating mode of operation of the HPS to meet the needs of hot water supply, were substantiated. According to the proposed technology, the operation of a hydro unit with a typical capacity of 120 MW in the heating mode for various energy consumptions for the electric drive of the heat pump compressor was investigated. In accordance with these costs, the values and ratios of the electricity and heat generation shares of the modernized HPS changed.
The proposed unconventional technology for converting hydroelectric power plants to the heat generation mode allows for wide effective maneuvering in different proportions of electric and thermal generation, unlike CHP and other power plants. The technology under consideration allows for virtually no consumption of non-renewable energy resources, providing consumers with both electric and thermal energy.
Originality. The technology of using a heat pump to transfer the operation of the hydroelectric power station to the heating mode (heating and hot water of residential buildings) is substantiated. An automated technique for determining the rational parameters of heat pump (HP) for the implementation of HPS heating technology has been developed. The developed automated technique allows to calculate the values of operational parameters of HP for the balance and arbitrary modes, which ensure the heating operation of the HPS to meet the current needs of heating and hot water supply.
Practical value. The use of a heat pump at a hydroelectric power station for heating and hot water supply allows you to save a third of conventional fuel consumption compared to a boiler unit.Мета роботи. Обґрунтування раціональних параметрів керування тепловими насосами для забезпечення енергоефективної роботи гідроелектростанцій в режимі опалення. Розробка автоматизованої методики розрахунку раціональних параметрів комплексної системи гідроелектростанції (ГЕС), що працює в режимі опалення.
Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання.
Отриманні результати. Аналітично обґрунтовано застосування теплового насосу для забезпечення теплофікаційного режиму на гідроелектростанції для потреб опалення та гарячого водопостачання будівель, а також визначені раціональні параметри теплового насосу, що забезпечують ефективний теплофікаційний режим на гідроелектростанції. Пропускати через тепловий насос повний потік води, що проходить через гідроагрегат, є недоцільним і неефективним, тому що в цьому випадку споживання енергії в компресорі теплового насоса в рази перевищує споживання гідроагрегату в насосному режимі, що знецінює запропонований захід як енергозберігаючий.
Тому обґрунтовано граничні та раціональні значення конструктивних та робочих параметрів теплового насосу та теплового аккумулятора, що забезпечують опалювальний режим роботи ГЕС для задоволення потреб гарячого водопостачання. За запропонованою технологією досліджено роботу гідроагрегату типовою потужністю 120 МВт в режимі опалення за різних енерговитрат на електропривод теплового насоса-компресора. Відповідно до цих витрат змінилися величини та співвідношення часток виробництва електроенергії та тепла модернізованої ГЕС.
Запропонована нетрадиційна технологія переводу ГЕС у теплофікаційний режим дозволяє здійснювати широке ефективне маневрування у різних співвідношеннях часток електричної та теплової генерацій на відміну від ТЕЦ та інших енергетичних установок.Розглянута технологія дозволяє практично не витрачати невідновлювані енергетичні ресурси, забезпечуючи споживачів одночасно електричною та тепловою енергією.
Наукова новизна. Обґрунтовано технологію використання теплового насоса для переведення роботи гідроелектростанції в теплофікаційний режим (опалення та гаряче водопостачання житлових будинків). Розроблено автоматизовану методику визначення раціональних параметрів теплового насоса (ТН) для забезпечення теплофікаційного режиме ГЕС. Розроблена автоматизована методика дозволяє обчислювати значення експлуатаційних параметрів ТН для балансового та довільних режимів, що забезпечують теплофікаційне функціонування ГЕС для задоволення поточних потреб опалення та гарячого водопостачання.
Практична цінність.Застосування теплового насосу на ГЕС для потреб опалення та гарячого водопостачання дозволяє на третину зекономити витрати умовного палива у порівнянні з котельним агрегато
Електропривод рейкового транспорту з інтелектуальною системою керування
Get PDFPurpose. The study of the conditions for the occurrence of frictional self-oscillations, the synthesis of a neuroregulator eliminating self-oscillation, the development of a system for automatic control of the of railway transport speed depending on the curvature of the track on the basis of computer vision technology.
Methodology. Mathematical analysis and modeling.
Findings. The paper presents the results of the development and research of an intelligent control system for the electric drive of a DS3 mainline electric locomotive. The developed systems have a single easily implemented motor speed feedback, which does not create difficulties in physical implementation. It is noted that a common feature of the electric drive of rail transport is a nonlinear load characteristic. It is shown that, under certain combinations of parameters, frictional self-oscillations are possible in the traction electric drive. Effective elimination of frictional self-oscillations is done by synthesizing the system with a neuroregulator. The neural network has three input neurons that receive a vector of input signals in the form of a voltage signal, a signal of the motor speed value of the current and previous energy speed values. The number of neurons in the hidden layer of the system is 20 and there is one output neuron.The control actions for the frequency converter are formed on the output neuron. Neural networks of this type are designated NN3-20-1. The genetic algorithm method is used for all optimization of neural network parameters. The simulation model of the electric drive of rail transport has the integration of a computer vision unit. Increasing the level of automation and safety of rail vehicles is possible on the basis of computer vision. A feature of this structure is the presence of an NN neural regulator in it. NN ensures the specified quality of the transient process over the entire load range and when the operating point is located on a falling section. A system for automatic control of the speed of rail vehicles depending on the curvature of the track has been developed to increase the level of automation and traffic safety. Modeling of the system showed its efficiency, which is manifested in a decrease in the speed of rail vehicles when moving along a section of track with curvature.
Originality. Effective elimination of frictional self-oscillations due to the use of a neuroregulator.
Practical value. A system for automatically adjusting the speed of rail transport depending on the curvature of the track has been developed to increase the level of automation and traffic safety.Мета роботи. Дослідження умов виникнення фрикційних автоколивань, синтез нейрорегулятора усуваючого автоколивання, розробка системи автоматичного керування швидкістю руху залізничного транспорту в залежності від кривизни шляху на основі технології комп’ютерного зору.
Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання.
Отримані результати. У статті наведено результати розробки та досліджень інтелектуальної системи керування електроприводом магістрального електровоза ДС3. Розроблені системи мають єдиний легко реалізований зворотний зв’язок по швидкості двигуна, що не створює труднощів у фізичній реалізації. Відзначено, що загальною рисою електроприводу рейкового транспорту є нелінійна характеристика навантаження. Показано, що за певних комбінацій параметрів у тяговому електроприводі можливі фрикційні автоколивання. Ефективне усунення фрикційних автоколивань за рахунок синтезу системи з нейрорегулятором. Нейронна мережа має три вхідні нейрони, на які подається вектор вхідних сигналів у вигляді сигналу напруги, сигналу значення швидкості двигуна поточного та попереднього значення швидкості енергії. Кількість нейронів прихованого шару системи становить 20 та один вихідний нейрон. На вихідному нейроні формуються керуючі впливу для перетворювача частоти. Нейронні мережі такого типу позначаються NN3-20-1. Для всієї оптимізації параметрів нейронних мереж використовується метод генетичного алгоритму. Імітаційна модель електроприводу рейкового транспорту має інтеграцію блоку комп’ютерного зору. Підвищення рівня автоматизації та безпеки руху рейкових транспортних засобів можливо на основі комп’ютерного зору. Особливістю цієї структури є наявність у ній нейрорегулятора NN. NN забезпечує задану якість перехідного процесу у всьому діапазоні навантажень і при знаходженні робочої точки на спадаючій ділянці. Розроблена система автоматичного регулювання швидкості руху рейкових транспортних засобів залежно від кривизни колії для підвищення рівня автоматизації та безпеки руху. Моделювання системи показало її працездатність, яка проявляється в зниженні швидкості руху рейкових транспортних засобів при русі по ділянці колії з кривизною.
Наукова новизна. Ефективне усунення фрикційних автоколивань за рахунок застосування нейрорегулятора.
Практична цінність. Розроблена система автоматичного регулювання швидкості рейкового транспорту залежно від кривизни колії для підвищення рівня автоматизації та безпеки руху
Дослідження впливу потужності спотворення струму вторинної обмотки трансформатора на рівень втрат в ньому з використанням методу планування експерименту
Get PDFPurpose. Detection the relationship between the level of losses of a three-phase transformer and the power of distortion caused by current harmonics..
Methodology. During the research, the methods of determining power losses and additional losses in the elements of the electrical system from higher current and voltage harmonics, the visual programming method, the experiment planning method, and the orthogonal central composite plan method were used.
Findings. An analysis of the indicators characterizing voltage and current distortions was carried out, and it was found that these distortions are most fully characterized by the current distortion power and voltage distortion power. These indicators are used to analyze the transmission of electric energy by a transformer of a traction substation. It is noted that the order of harmonics in the distortion power is not eliminated, and higher harmonics are taken into account by the corresponding effective current of higher harmonics. The specifics of the transformer secondary winding connections to the consumer, namely the grounding of one of the secondary winding phases, were taken into account. A number of combinations of current harmonics were used to simulate current distortions. The experiment was carried out using the planning method. The coefficients of the quadratic regression equation that relates power losses to the level of load current harmonics of the third, fifth, and seventh orders are obtaine To determine the significance of the obtained coefficients of the regression equation, the variances and the corresponding values of the Student's criterion were calculated, as a result, factors that do not affect the process and can be excluded from the regression equation were identified. The adequacy of the obtained regression equation was checked by Fisher's criterion. The analysis of the effects and their interaction showed that the standard error of the sample does not exceed 1.66%. As a result of analyzing the combinations of current harmonics that were set during the experiment, it was noted that some of them lead to the same effective phase current, while the power of current distortion is different. The greatest significance of the level of the third harmonic of the current is determined. The constant level of active power on the high voltage side of the transformer is noted, which is due to the absence of voltage distortions on it.
Originality. Cases of combinations of current harmonic levels at which the current distortion power index remains unchanged, while the level of transformer power losses caused by current harmonics changes, have been identified.
Practical value. This research can be used to assess and reduce the level of power losses in a transformer by filtering certain current harmonics.Мета роботи. Виявлення зв’язку рівня втрат трифазного трансформатора з потужністю спотворення викликаної гармоніками струму.
Методи дослідження. Під час проведення дослідження використано методи визначення втрат потужності та додаткових втрат в елементах електричної системи від вищих гармонік струму і напруги, метод візуального програмування, метод планування експерименту та метод ортогонального центрального композиційного плану.
Отримані результати. Проведено аналіз показників які характеризують спотворення напруги та струму, виявлено, що найбільш повно зазначені спотворення характеризують потужність спотворень струму та потужність спотворень напруги. Зазначені показники використані під час аналізу передачі електричної енергії трансформатором тягової підстанції. Відзначено, що порядок гармонік в потужності спотворення невілюється, а вищі гармоніки враховуються відповідним ефективним струмом вищих гармонік. Враховано специфіку приєднань вторинної обмотки трансформатора до споживача, а саме заземлення однієї з фаз вторинної обмотки. Для імітації спотворень струму використаний ряд комбінацій гармонік струму. Методом планування експериментом виконано ланку досліджень. Отримано коефіцієнти квадратичного рівняння регресії, яке пов’язує втрати потужності з рівнем гармонік струму навантаження третього, п’ятого та сьомого порядків. Для визначення значущості отриманих коефіцієнтів рівняння регресії розраховано дисперсії та відповідні значення критерії Ст’юдента, в результаті визначені фактори які не впливають на процес та можуть бути виключені з рівняння регресії. Адекватність отриманого рівняння регресії перевірено за критерієм Фішера. Аналіз ефектів та їх взаємодії показав що стандартна помилка вибірки не перевищує 1,66 %. В результаті аналізу комбінацій гармонік струму, які задавалися в ході експерименту, відмічено що деякі з них призводять до одного й того же діючого струму фаз, при цьому потужність спотворень струму виявляється різною. Визначено найбільшу значимість рівня третьої гармоніки струму. Відзначено постійний рівень активної потужності на стороні високої напруги трансформатора, що зумовлено відсутністю спотворень напруги на ній.
Наукова новизна. Виявлено випадки комбінацій рівнів гармонік струму при яких показник потужності спотворення струму залишається незмінним, при цьому змінюється рівень втрат потужності трансформатора, який зумовлений гармоніками струму.
Практична цінність. Дані дослідження можливо застосувати для оцінки та зменшення рівня втрат потужності в трансформаторі шляхом фільтрації певних гармонік струму
Аналітичний метод розпізнавання типу дефекту маслонаповненого обладнання за результатами аналізу розчинених у маслі газів
Get PDFPurpose. Development of a method for recognizing the type of defect of oil-filled equipment based on the results of the analysis of gases dissolved in oil.
Methodology. Analysis of gas ratio values in oil-filled equipment with various types of defects, synthesis of a method for recognizing the type of defects.
Findings. A description of the analytical method for recognising the type of defects in oil-filled equipment based on the results of the dissolved gases analysis is given. To recognise the type of defect, the values of three ratios are used: CH4/H2, C2H4/C2H6, and C2H2/C2H4. Using these ratios, 40 different types of defects and their combinations can be recognised. These defects correspond to 25 different ranges of gas ratios obtained as a result of gas content studies for 3715 units of oil-filled equipment The type of defect is determined by analysing the obtained gas ratio values and classifying them according to the ranges of gas ratios for each fault. In the case when the obtained ratio values correspond to several types of faults in the same range, characteristic nomograms of defects and recommendations according to the key gas method are used to clarify the type of fault. A comparative analysis of the reliability of fault type recognition using the developed method and some well-known methods for interpreting the results of dissolved in oil gases analysis was performed.
Originality. An analytical method for recognising the type of faults in oil-filled equipment of electrical networks based on the results of the dissolved gases analysis is proposed. This method differs from the existing ones in that, when using three known gas ratios, it allows recognising a larger number of defects of different types (40), including those for which the known methods do not allow establishing a diagnosis. This result is ensured by the use of 25 ranges of gas ratios obtained from the results of gas content studies for 3715 units of oil-filled equipment.
Practical value. The use of the developed method for recognising the type of faults in oil-filled equipment of electrical networks allows increasing the reliability of defect recognition based on the results of dissolved gases analysis. This, in turn, makes it possible to increase the operational reliability of electric power equipment and extend the service life of this equipment.Мета роботи. Розробка методу розпізнавання типу дефекту маслонаповненого обладнання за результатами аналізу розчинених у маслі газів.
Методи дослідження. Аналіз значень відношень газів в маслонаповненому обладнанні з дефектами різного типу, синтез методу для розпізнавання типу дефектів.
Отримані результати. Наведено опис аналітичного методу для розпізнавання типу дефектів маслонаповненого обладнання за результатами аналізу розчинених у маслі газів. Для розпізнавання типу дефекту використовуються значення трьох відношень – СН4/Н2, С2Н4/С2Н6 і С2Н2/С2Н4. Використання цих відношень дозволяє розпізнавати 40 дефектів різного типу та їх комбінацій. Даним дефектам відповідають 25 різних діапазонів значень відношень газів, отримані в результаті досліджень вмісту газів для 3715 одиниць маслонаповненого обладнання Визначення типу дефекту відбувається шляхом аналізу отриманих значень відношень газів і їх класифікації відповідно до діапазонів значень відношень газів кожного із дефектів. У випадку, коли отримані значення відношень відповідають одразу кільком типам дефектів в одному діапазоні значень, для уточнення типу дефекту використовуються характерні номограми дефектів та рекомендації відповідно до положень методу ключового газу. Виконано порівняльний аналіз достовірності розпізнавання типу дефекту з використанням розробленого методу та деяких відомих методів інтерпретації результатів аналізу розчинених у маслі газів.
Наукова новизна. Запропоновано аналітичний метод для розпізнавання типу дефектів маслонаповненого обладнання електричних мереж за результатами аналізу розчинених у маслі газів. Даний метод відрізняється від існуючих тим, що при використанні трьох відомих відношень газів він дозволяє розпізнавати більшу кількість дефектів різного типу (40), в тому числі й тих, для яких відомі методи не дозволяють встановити діагноз. Такий результат забезпечується використанням 25 діапазонів значень відношень газів, отриманих за результатами досліджень вмісту газів для 3715 одиниць маслонаповненого обладнання.
Практична цінність. Використання розробленого методу для розпізнавання типу дефектів маслонаповненого обладнання електричних мереж дозволяє підвищити достовірність розпізнавання дефектів за результатами аналізу розчинених у маслі газів. Своєю чергою це дозволяє підвищити експлуатаційну надійність електроенергетичного обладнання та подовжити термін експлуатації цього обладнання
Автоматизована методика розрахунку параметрів для нетрадиційної технології теплофікаційного режиму гідроакумулюючої станції
No full textPurpose. Justification of the rational parameters of heat pumps and heat accumulators to ensure the efficient operation of the hydro storage power plant (HSPP) in the heating mode. Development of an automated methodology for calculating rational parameters for a complex system of a hydro storage power plant operating in heating mode.
Methodology. Mathematical analysis and modeling.
Findings. Using the developed automated calculation method, it was analyzed and determined that passing through the heat pump the full flow of water passing through the hydro unit is impractical and ineffective, because the energy consumption in the heat pump compressor is many times higher than the consumption of the hydro unit in pumping mode, which devalues the proposed measure as an energy-saving measure.
The use of a heat pump and a heat accumulator at the hydro storage power plant for hot water supply needs will save a third of conventional fuel costs compared to a boiler unit.
The developed automated technique allows to calculate the limit and rational values of design and operating parameters of the heat pump and heat accumulator, which ensure the heating mode of operation of the hydro storage power plant to meet the needs of hot water supply.
Originality. An automated methodology for calculating the parameters of a complex system has been developed for the hydro storage power plant operating in heating mode. The concept of the maximum heat capacity of the hot water supply of the heat pump is introduced. The concept of the rational heat capacity of the hot water supply of the heat pump is introduced. In addition to the maximum heat capacity and the rational heat capacity modes, the developed method allows you to calculate all the parameters of the heat pump and heat accumulator, which provide the heating mode of the hydro storage power plant, for arbitrary values of the thermal power of hot water supply, with further comparison and analysis of the investigated modes and the selection of the most promising one.
Practical value. The technology of using a heat pump and a heat accumulator to transfer the operation of the hydro storage power plant to the heating mode (hot water supply of residential buildings) is substantiated. The possibility of saving conditional fuel when applying the proposed technology is proven.Мета роботи. Обґрунтування раціональних параметрів теплових насосів та теплових акумуляторів для забезпечення ефективної роботи ГАЕС в теплофікаційному режимі. Розробка автоматизованої методики розрахунку раціональних параметрів для комплексної системи ГАЕС, що працює в теплофікаційному режимі.
Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання.
Отримані результати. Використовуючи розроблену автоматизовану методику розрахунку було проаналізовано та визначено, що пропускання через тепловий насос повного потоку води, що проходить крізь гідроагрегат недоцільне та неефективне, тому що енерговитрати в компресорі теплового насосу в рази перевищують витрати гідроагрегату в насосному режимі, що знецінює запропонований захід як енергозберігаючий.
Застосування теплового насосу та теплового акумулятора на ГАЕС для потреб гарячого водопостачання дозволить на третину зекономити витрати умовного палива у порівнянні з котельним агрегатом.
Розроблена автоматизована методика дозволяє обчислювати граничні та раціональні значення конструктивних та режимних параметрів теплового насосу та теплового акумулятору, які забезпечують теплофікаційний режим роботи ГАЕС для забезпечення потреб гарячого водопостачання.
Наукова новизна. Розроблено автоматизовану методику розрахунку параметрів комплексної системи
ГАЕС, що працює в теплофікаційному режимі. Введено поняття граничної теплової потужності гарячого водопостачання теплового насосу Qгр. Введено поняття раціональної теплової потужності гарячого водопостачання теплового насосу Qрац. Крім граничного та раціонального режимів, розроблена методика дозволяє розраховувати усі параметри теплового насосу та теплового акумулятору, що забезпечують теплофікаційний режим ГАЕС, для довільних значень теплової потужності гарячого водопостачання, з подальшим порівнянням та аналізом досліджуваних режимів й вибором найбільш перспективного.
Практична цінність. Обґрунтовано технологію застосування теплового насосу та теплового акумулятора для переводу функціонування ГАЕС в теплофікаційний режим (гаряче водопостачання житлових будівель). Доведено можливість економії умовного палива при застосуванні запропонованої технології