Electrical Engineering and Power Engineering (EE&PE - E-Journal) / Електротехніка та електроенергетика
Not a member yet
396 research outputs found
Sort by
ВИЗНАЧЕННЯ ГРАНИЧНИХ ЗНАЧЕНЬ КОНЦЕНТРАЦІЙ ГАЗІВ З УРАХУВАННЯМ ТИПУ ЗАХИСТУ МАСЛА ВИСОКОВОЛЬТНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ
No full textPurpose. Development of a method for determining the boundary values of gas concentrations, taking into account the characteristics of the gas content of equipment with different types of oil protection.Methodology. Statistical analysis, testing the hypothesis of the proposed distribution of experimental values, methods of statistical solutions, the method of minimal risk, the Nelder-Mead method.Findings. The results of a comparative analysis of the gas content in sealed and unsealed transformers are presented. It has been established that the concentrations of gases dissolved in oil of serviceable autotransformers 330 kV of hermetic construction can be described by the Weibull distribution. A method for determining the boundary values of gas concentrations, based on minimizing the mean risk function, is proposed. The analysis of the mean risk values, using the boundary values obtained by the author and typical gas concentrations regulated by known standards, showed high reliability of the proposed method.Originality. A method is proposed for determining the boundary concentrations of gases dissolved in oil, which provide the minimum value of the average risk in diagnosing the state of transformers from the concentrations of gases dissolved in oil. This method differs in that the boundary values of gas concentrations are obtained by minimizing the mean risk function for multidimensional distributions by the Nelder – Mead method.Practical value. The proposed method allows determining the boundary values of gas concentrations, taking into account the characteristics of the gas content of the equipment, its design, operating conditions, the sort of transformer oil and a number of other factors. The resulting values of boundary concentrations provide minimal risk values, compared with the risk values that are accompanied by the use of typical gas concentrations, which are regulated by the applicable standards.Цель работы. Разработка метода для определения граничных значений концентраций газов, с учетом особенностей газосодержания оборудования с разным типом защиты масла.Методы исследования. Статистический анализ, проверка гипотезы о предполагаемом распределении экспериментальных значений, методы статистических решений, метод минимального риска, метод Нелдера-Мида.Полученные результаты. Приведены результаты сравнительного анализа содержания газов в трансформаторах герметичного и негерметичного исполнения. Установлено, что концентрации газов, растворенных в масле исправных автотрансформаторов 330 кВ герметичной конструкции, могут быть описаны распределением Вейбулла. Предложен метод определения граничных значений концентраций газов, основанный на минимизации функции среднего риска. Выполненный анализ значений средних рисков, с использованием полученных автором граничных значений и типичных концентраций газов, регламентируемых известными стандартами, показал высокую достоверность предложенного метода.Научна новизна. Предложен метод для определения граничных концентраций растворенных в масле газов, которые обеспечивают минимальное значение среднего риска, при диагностике состояния трансформаторов по значениям концентраций растворенных в масле газов. Данный метод отличается тем, что граничные значения концентрации газов получаются путем минимизации функции среднего риска для многомерных распределений методом Нелдера-Мида.Практическая ценность. Предложенный метод позволяет определять граничные значения концентраций газов с учетом особенностей газосодержания оборудования, его конструктивного исполнения, условий эксплуатации, сорта трансформаторного масла и ряда других факторов. Полученные при этом значения граничных концентраций обеспечивают минимальные значения риска, по сравнению с значениями риска, которые сопровождаются использованием типичных значений концентраций газов, которые регламентируются действующими стандартами.Мета роботи. Розробка методу для визначення граничних значень концентрацій газів, з урахуванням особливостей вмісту газів в обладнанні з різним типом захисту масла..Методи дослідження. Статистичний аналіз, перевірка гіпотези про передбачуваний розподіл експериментальних значень, методи статистичних рішень, метод мінімального ризику, метод Нелдера-Міда.Отримані результати. Наведено результати порівняльного аналізу вмісту газів в трансформаторах герметичного і негерметичного виконання. Встановлено, що концентрації газів, розчинених в маслі справних автотрансформаторах 330 кВ герметичній конструкції, можуть бути описані розподілом Вейбулла. Запропоновано метод визначення граничних значень концентрацій газів, заснований на мінімізації функції середнього ризику. Виконаний аналіз значень середніх ризиків, з використанням отриманих автором граничних значень і типових концентрацій газів, що регламентуються відомими стандартами показав, високу достовірність запропонованого методу.Наукова новизна. Запропоновано метод для визначення граничних концентрацій розчинених в маслі газів, які забезпечують мінімальне значення середнього ризику, при діагностиці стану трансформаторів за значеннями концентрацій розчинених в маслі газів. Даний метод відрізняється тим, що граничні значення концентрації газів виходять шляхом мінімізації функції середнього ризику для багатовимірних розподілів методом Нелдера-Міда.Практична цінність. Запропонований метод дозволяє визначати граничні значення концентрацій газів з урахуванням особливостей вмісту газів в обладнанні, його конструктивним виконанням, умовами експлуатації, сортом трансформаторних масел і рядом інших чинників. Отримані при цьому значення граничних концентрацій забезпечують мінімальні значення ризику, в порівнянні зі значеннями ризику, що супроводжується використанням типових значень концентрацій газів, які регламентуються діючими стандартами
Дослідження поверхневого ефекту в сталі на промисловій частоті за допомогою магнітоелектричних заступнихсхем
No full textPurpose. To work out the methodology and computer program for calculation of processes of the commercial frequency electromagnetic field penetration into steel body taking into account non-linearity of magnetizing steel characteristics.Research methods. The method of magnetoelectric equivalent circuits is used to calculate electromagnetic fields in a ferromagnetic medium. A feature of the method is the use of so-called "magnetic current" - the derivative of the magnetic flux. This made it possible to introduce “magnetic capacitors” into the circuit, which significantly simplified the equations of state, which are compiled on the basis of Kirchhoff's laws for electric and magnetic circuits, the law of electromagnetic induction, and the law of total current. Methods of numerical integration of differential equations are taken in the form of additional equations, which are attached to the state equations. The result is a system of linear algebraic equations, which at each step of integration has a unique solution. The magnetization curve of steel is approximated by splines, which allows to refine variable coefficients of the system of equations at each integration step..The results. The developed methodology and algorithm allowed developing the computer program for calculating the dynamics of penetration of an electromagnetic field into a steel body. Calculations for this program allowed us to calculate the depth of penetration of the electromagnetic field into the steel body. The proposed method allows a coil with a ferromagnetic core to be considered as a linear element in the intervals of the applied voltage determined in this method, to calculate the equivalent magnetic permeability of the core, as well as the inductance of the coil.Originality. For the first time, the method of using nonlinear magnetoelectric equivalent circuits was used to analyze the transient processes of penetration of an electromagnetic field into a steel body, which made it possible to reduce the calculation time by more than two.Practical value. Based on the research, the limits of magnetic field strength values are determined, in which linear methods of analysis can be applied. This allows the use of linear analysis methods for modeling electromagnetic fields in the structural elements of transformers using the finite element.Цель работы. Разработать методику и компьютерную программу для расчета процессов проникновения электромагнитного поля промышленной частоты в стальное тело при учете нелинейности характеристики намагничивания стали.Методы исследования. Для расчета электромагнитных полей в ферромагнитной среде применен метод магнитоэлектрических схем замещения. Особенностью метода является использование так называемого «магнитного тока» – производной магнитного потока. Это позволило ввести в схему «магнитные конденсаторы», что заметно упростило уравнения состояния, которые составляются на основе законов Кирхгофа для электрических и магнитных цепей, закона электромагнитной индукции и закона полного тока. Методы численного интегрирования дифференциальных уравнений оформлены в виде дополнительных уравнений, которые присоединяются к уравнениям состояния. В результате получается система линейных алгебраических уравнений, которая на каждом шаге интегрирования имеет единственное решение. Кривая намагничивания стали аппроксимирована сплайнами, что позволяет на каждом шаге интегрирования уточнять переменные коэффициенты системы уравнений.Полученные результаты. Разработанные методика и алгоритм позволили разработать компьютерную программу для расчета динамики проникновения электромагнитного поля в стальное тело. Расчеты по данной программе позволили вычислять глубину проникновения электромагнитного поля в стальное тело. Предложенная методика позволяет катушку с ферромагнитным сердечником считать линейным элементом в интервалах приложенного напряжения определяемых в этой методике, вычислять эквивалентную магнитную проницаемость сердечника, а также индуктивность катушки.Научна новизна. Впервые применен метод использования нелинейных магнитоэлектрических схем замещения для анализа переходных процессов проникновения электромагнитного поля в стальное тело, что позволило сократить время расчета более чем в два раза.Практическая ценность. На основании исследований определены границы значений напряженности магнитного поля, в которых можно применять линейные методы анализа. Это позволяет применять линейные методы анализа при моделировании электромагнитных полей в элементах конструкции трансформаторов методом конечных элементов.Мета роботи. Розробити методику і комп'ютерну програму для розрахунку процесів проникнення електромагнітного поля промислової частоти в сталеве тіло при обліку нелінійності характеристики намагнічення стали.Методи дослідження. Для розрахунку електромагнітних полів у феромагнітному середовищі застосований метод магнітоелектричних схем заміщення. Особливістю методу є використання так званого "магнітного струму" - похідній магнітного потоку. Це дозволило ввести в схему "магнітні конденсатори", що помітно спростило рівняння стану, які складаються на основі законів Кирхгофа для електричних і магнітних кіл, закону електромагнітної індукції і закону повного струму. Методи числового інтегрування диференціальних рівнянь оформлені у вигляді додаткових рівнянь, які приєднуються до рівнянь стану. В результаті виходить система лінійних алгебраїчних рівнянь, яка на кожному кроці інтегрування має єдиний розв’язок. Крива намагнічення сталі апроксимована сплайнами, що дозволяє на кожному кроці інтегрування уточнювати змінні коефіцієнти системи рівнянь.Отримані результати. Розроблена методика і алгоритм дозволили створити комп'ютерну програму для розрахунку динаміки проникнення електромагнітного поля в сталеве тіло. Розрахунки за цією програмою дозволили обчислювати глибину проникнення електромагнітного поля в сталеве тіло.Запропонована методика дозволяє котушку з феромагнітним сердечником вважати лінійним елементом в інтервалах прикладеної напруги визначуваних в цій методиці, обчислювати еквівалентну магнітну проникність сердечника, а також індуктивність котушки.Наукова новизна. Уперше застосований метод використання нелінійних магнітоелектричних схем заміщення для аналізу перехідних процесів проникнення електромагнітного поля в сталеве тіло, що дозволив скоротити час розрахунку більш ніж в два рази.Практична цінність. На підставі досліджень визначені межі значень напруженості магнітного поля, в яких можна застосовувати лінійні методи аналізу. Це дозволяє застосовувати лінійні методи аналізу при моделюванні електромагнітних полів в елементах конструкції трансформаторів методом кінцевих елементів
ВИЗНАЧЕННЯ ЕКВИВАЛЕНТНІХ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ У МАСИВНИХ ФЕРОМАГНІТНИХ ДЕТАЛЯХ ЕЛЕКТРИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ПРИ РІЗКОЗМІННИХ НАВАНТАЖЕННЯХ
No full textPurpose. To derive the relationships for calculating determination of equivalent quantities for electromagnetic field in massive ferrous bodies at strongly varying loads.Methodology. We have applied methodological fundamentals of skin-effect theory for massive ferrous bodies combined with methods of mathematical physics as well as physical and computer simulation.Findings. We have found the mathematical expressions for the equivalence ratios allowing calculate basic electromagnetic field quantities, such as magnetic flux and losses, in massive ferrous bodies under strongly varying loads. Their adequacy is confirmed by research on physical and computer models, as well as existing computational procedures of the additional losses in the massive units of energy-intensive electrical equipment for special purposes.Originality. For the first time, we have established mathematical dependencies between skin losses and magnetic flux in massive ferrous body and total and individual harmonic distortion of periodically varying magnetic and electric fields. Found dependences are the basis for the development of refined computational procedures for determining the parameters of the electromagnetic field in massive ferromagnetic elements of electrical equipment under strongly-varying loads.Practical value. The use of derived expressions for the equivalence ratios enable successfully solve the problems aimed to optimize constructive components when designing electrical equipment for supplying consumers with strongly-varying behavior of the load.Цель работы. Получить соотношения для расчетного определения эквивалентных параметров электромагнитного поля в массивных ферромагнитных телах при резкопеременных нагрузках.Методы исследования. При исследовании использованы методологические основы теории поверхностного эффекта в массивных ферромагнитных телах в сочетании с методами математической физики, физическим и компьютерным моделированием.Полученные результаты. Получены математические выражения коэффициентов эквивалентности, позволяющие рассчитать основные параметры электромагнитного поля (магнитный поток и потери) в массивных ферромагнитных телах при резкопеременных нагрузках. Их адекватность подтверждена исследованиями на физических и компьютерных моделях, а также существующими методами расчетов добавочных потерь в массивных узлах энергоемкого электротехнического оборудования специального назначения.Научна новизна. Впервые установлены математические зависимости поверхностных потерь и поверхностного магнитного потока в массивном ферромагнитном теле от несинусоидальности и спектрального состава высших гармоник магнитного и электрического полей. Они являются основой для разработки уточненных методов расчета параметров электромагнитного поля в массивных ферромагнитных элементах конструкций электрооборудования при резкопеременном характере нагрузки.Практическая ценность. Использование полученных выражений коэффициентов эквивалентности позволяет успешно решать инженерные задачи оптимизации элементов конструкций при проектировании электротехнического оборудования для питания потребителей с резкопеременным характером нагрузки.Мета роботи. Отримати співвідношення для розрахункового визначення еквівалентних параметрів електромагнітного поля в масивних феромагнітних тілах при різкозмінних навантаженнях.Методи дослідження. При дослідженні використані методологічні основи теорії поверхневого ефекту у масивних феромагнітних тілах у сполученні з методами математичної фізики, фізичним та комп’ютерним моделюванням.Отримані результати. Отримані математичні вирази коефіцієнтів еквівалентності, що дозволяють розрахувати основні параметри електромагнітного поля (магнітний потік и втрати) у масивних феромагнітних тілах при різкозмінних навантаженнях. Їх адекватність підтверджена дослідженнями на фізичних и комп’ютерних моделях, а також існуючими методами розрахунків додаткових втрат у масивних вузлах енергоємного електротехнічного обладнання спеціального призначення.Наукова новизна. Вперше встановлені математичні залежності поверхневих втрат та поверхневого магнітного потоку у масивному феромагнітному тілі від несинусоїдальності та спектрального складу вищих гармонік магнітного і електричного полів. Вони є основою для розробки більш точних інженерних методів розрахунку параметрів електромагнітного поля у масивних феромагнітних елементах конструкцій електроустаткування при різкозмінному характері навантаження.Практична цінність. Використання отриманих виразів коефіцієнтів еквівалентності дозволяє успішно вирішувати інженерні задачі оптимізації елементів конструкцій при проектуванні електротехнічного обладнання для живлення споживачів з різкозмінним характером навантаження
ЧУТЛИВІСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ДУГИ ДО ЗМІНИ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕМЕНТІВ
No full textPurpose. Consideration of the quantitative assessment of the sensitivity of certain properties of the automatic system to changes in the parameters of elements of only a part of the controlled object - the welding arc.Methodology. When solving practical problems of regulation by electric arc and plasma technological processes, it is important to solve the problem of determining the optimal settings or parametric optimization of automatic control systems, among the methods of which are non-exploratory methods based on the use of the sensitivity apparatus.Findings. The sensitivity to changes in the parameters of the nominal transfer function of the arc was analyzed, expressions for the sensitivity functions were obtained, and graphs of the corresponding functions were plotted. For more precision, it is assumed that changes in parameters are caused by changes in capacity, which always takes place in circuits with an arc.Originality. The problem of finding an acceptable compromise between the requirements of a small value of the stabilization error without a significant increase in the value of the input variable is formulated and solved.Practical value. Various rules have been developed to reduce the sensitivity of the transfer function of an object with respect to possible, unexpected changes in the parameters of a controlled object, which can be used in the design of high-quality transistor current sources for arc loads. To illustrate the sensitivity of the transfer function of the arc, the model shows the response to a stepwise change in input for different cases. Unfortunately, the article does not consider the characteristics of the disturbance and noise suppression, but only some options for reducing the sensitivity function are studied.Цель работы. Рассмотрение количественной оценки чувствительности определённых свойств автоматической системы к изменениям параметров элементов лишь части управляемого объекта – сварочной дуги.Методы исследования. При решении практических задач регулирования электродуговыми и плазменными технологическими процессами важное значение имеет решение задачи определения оптимальных параметров настройки или параметрической оптимизации автоматических систем регулирования, среди методов которых выделяются беспоисковые методы, основанные на использовании аппарата чувствительности.Полученные результаты. Проанализирована чувствительность характеристик модели электрической дуги к изменениям параметров номинальной передаточной функции дуги, получены выражения для функций чувствительности, построены графики соответствующих функций. Предположено, что изменения параметров вызываются изменениями ёмкости, всегда имеющей место в цепях с дугой.Научна новизна. Сформулирована и решена задача нахождения приемлемого компромисса между требованиями малого значения ошибки стабилизации без значительного увеличения значения входной переменной.Практическая ценность. Разработаны различные правила для уменьшения чувствительности передаточной функции объекта по отношению к возможным, непредвиденным изменениям параметров управляемого объекта, которые могут быть использованы при проектировании высококачественных транзисторных источников тока для дуговой нагрузки. Для иллюстрации чувствительности передаточной функции дуги показаны реакции модели на ступенчатое изменение входного воздействия для разных случаев. К сожалению, в статье не рассматриваются характеристики подавления возмущения и шумов, а рассматриваются лишь некоторые варианты для уменьшения функции чувствительности.Мета роботи. Розгляд кількісної оцінки чутливості певних властивостей автоматичної системи до змін параметрів елементів лише частини керованого об'єкта - зварювальної дуги.Методи дослідження. При вирішенні практичних завдань регулювання електродуговими і плазмовими технологічними процесами важливе значення має вирішення завдання визначення оптимальних параметрів налаштування або параметричної оптимізації автоматичних систем регулювання, серед методів яких виділяються безпошукові методи, засновані на використанні апарату чутливості.Отримані результати. Проаналізовано чутливість характеристик моделі електричної дуги до зміни параметрів номінальної передавальної функції дуги, отримані вирази для функцій чутливості, побудовані графіки відповідних функцій. Припущено, що зміни параметрів викликаються змінами ємності, яка завжди має місце в ланцюгах з дугою.Наукова новизна. Сформульовано та розв'язано задачу знаходження прийнятного компромісу між вимогами малого значення помилки стабілізації без значного збільшення значення вхідної змінної.Практична цінність. Розроблено різні правила для зменшення чутливості передавальної функції об'єкта по відношенню до можливих, непередбачених змін параметрів керованого об'єкта, які можуть бути використані при проектуванні високоякісних транзисторних джерел струму для дугового навантаження. Для ілюстрації чутливості передавальної функції дуги показані реакції моделі на ступеневу зміна вхідного впливу для різних випадків. На жаль, в статті не розглядаються характеристики придушення збурення і шумів, а розглядаються лише деякі варіанти для зменшення функції чутливості
Визначення шляхів розтікання струму у внутрішньому об’ємі руднотермічної печі
No full textPurpose. The purpose of this work is the theoretical determination of current spreading ways in the internal volume of the ore-thermal furnace bath. Using the obtained results, it is possible to determine where and in what electrical energy amount is allocated in the working space. It will allow to calculate the bath temperature field.Methodology. In the course of research work the theory of electrical circuits was used to describe electrical processes and the method of cylindrical coordinates to represent the working space of a bath as a set of mono-volume components.Findings. The proposed chain of steps to determine the current spreading ways and the calculation formulas to find out the electrical energy input amount to each allocated elemental component of the ore-thermal furnace volume are used. The mathematical formulae to construct the current trajectory flow are proposed.Originality. For the first time, it was assumed that the trajectory of current flow in the furnace working space has the shape of an arc. It passes between two electrodes and exists both in the horizontal and in the vertical flats of the bath due to the electrical conductivity of the charge materials. The latter, in turn, varies depending on the temperature value. This fact is taken into account when calculating the amount of energy input because of electric current.Practical value. Subsequently, the implementation of the proposed method for determination the paths of current spreading on a mathematical or physical model allows to obtain data on the amount of electrical energy input at any point in the furnace. Since the process of energy input is one of the first steps in the process of obtaining ferroalloys, the proposed above will allow to calculate various parameters as for one elemental volume (point) and as for the whole furnace bath volume.Цель работы. Целью данной работы является теоретическое определение путей растекания тока во внутреннем объеме ванны руднотермической печи. С помощью полученных результатов станет возможным определять где и в каком количестве выделяется электрическая энергия в рабочем пространстве. Это, в дальнейшем, позволит проводить расчет температурного поля ванны.Методы исследования. При проведении исследований была использована теория электрических цепей для описания электрических процессов и метод цилиндрических координат для представления рабочего пространства ванны как совокупность однообъемных составляющих.Полученные результаты. Предложена последовательность для определения путей растекания тока и расчетные формулы для определения количества введенной электрической энергии в каждую выделенную элементарную составляющую объема руднотермической печи. Представлены математические формулы для построения траектории протекания тока.Научна новизна. Впервые сделано предположение, что траектория протекания тока в рабочем пространстве печи имеет форму дуги. Она проходит между двумя электродами и существует как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях ванны за счет электропроводности шихтовых материалов. Последнее, в свою очередь, меняется в зависимости от температуры. Этот факт учтен при расчетах количества введенной энергии за счет электрического тока.Практическая ценность. В дальнейшем реализация предложенного метода для определения путей растекания тока на математической или физической модели позволит получить данные о количестве введенной электрической энергии в любой точке печи. Так как процесс введения энергии является одним из первых шагов в технологическом процессе получения ферросплавов, то предложенное выше, в свою очередь, позволит проводить дальнейшие расчеты различных параметров как для одного элементарного объема (точки), так и для ванны печи в целом.Мета роботи. Метою даної роботи є теоретичне визначення траєкторій розтікання струму у внутрішньому об’ємі ванни руднотермічної печі. За допомогою отриманих результатів стане можливим визначити де та в якій кількості виділяється електрична енергія в робочому просторі. Це, в подальшому, дозволить проводити розрахунок температурного поля ванни.Методи дослідження. При проведення досліджень було використано теорію електричного кола для опису електричних процесів та метод циліндричних координат для представлення робочого простору ванни як сукупність однооб’ємних складових.Отримані результати. Запропонована послідовність для визначення шляхів розтікання струму та розрахункові формули для визначення кількості введеної електричної енергії у кожну виділену елементарну складову об'єму руднотермічної печі. Представлені математичні формули для побудови траєкторії протікання струму.Наукова новизна. Вперше зроблене припущення, що траєкторія протікання струму у робочому просторі печі має форму дуги. Вона проходить між двома електродами й існує як в горизонтальній, так і у вертикальній площинах ванни за рахунок електропровідності шихтових матеріалів. Останнє, в свою чергу, змінюється в залежності від значення температури. Цей факт враховано при розрахунках кількості введеної енергії за рахунок електричного струму. Практична цінність. В подальшому реалізація запропонованого методу для визначення шляхів розтікання струму на математичній чи фізичній моделі дозволить отримати дані про кількість введеної електричної енергії в будь-якій точці печі. Так як процес введення енергії є одним із перших кроків в технологічному процесі одержання феросплавів, то запропоноване вище, в свою чергу, дасть змогу проводити подальші розрахунки різних параметрів як одного елементарного об’єму (точки), так і ванни печі в цілом
СПОСІБ СИНТЕЗУ РЕГУЛЯТОРА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОГО УПРАВЛІННЯ АСИНХРОННИМ ПРИВОДОМ МЕХАНІЗМІВ БЕЗ ПРЯМОЇ СТАБІЛІЗАЦІЇ ШВИДКОСТІ
Get PDFPurpose. Development of a method for the synthesis of power supply voltage regulator for energy-saving control of asynchronous drives of long-term operation mechanisms with a slightly varying load curve and without the need for speed stabilization.Methodology. For the research, the provisions of the theory of electrical machines, methods of synthesis of automatic systems, mathematical modeling in the MatLab package and methods of statistical analysis were used. Findings. The method was developed and the voltage regulator of energy-saving control of asynchronous drive was synthesized according to its algorithm under the conditions of load oscillation due to the chaotic change of the technological task and ensuring the permissible dynamics due to the intensity setter, which is installed in series with the regulator. Recommendations are given for the sequence and circuit switching on for the automatic system in the start-up and steady-state operation modes, and also the interval of limiting the rational slip value is selected, which will ensure the highest possible energy efficiency.Originality. An original method is proposed for determining the transition function of voltage regulator for energy-saving control of an asynchronous drive with the provision of permissible dynamics in transient conditions and indirect stabilization of the speed of long-term operation mechanisms and with a low-variation load curve. The choice of the interval for limiting the rational slip value and the sequence of switching on the control circuit depending on the current mode of operation of the electric drive system is substantiated.Practical value. The use of the proposed controller will allow the creation of the automatic asynchronous drive system, which can save you up to 47 % of power in case of significant load drop.Цель работы. Разработка способа синтеза регулятора напряжения питания энергосберегающего управления асинхронным приводом механизмов длительного режима роботы с мало изменяющимся графиком нагрузки и без необходимости стабилизации скорости.Методы исследования. Для проведения исследований использованы положения теории электрических машин, методы синтеза автоматических систем, математическое моделирование в пакете MatLab и методы статистического анализа.Полученные результаты. Разработан способ и синтезирован по его алгоритму регулятор напряжения энергосберегающего управления асинхронным приводом при условии колебательности нагрузки из-за хаотического изменения технологической задачи с одновременным обеспечением допустимого уменьшения динамики. Даны рекомендации к последовательности и схемному включению автоматической системы в режимах запуска и установившейся работы, а так же выбран интервал ограничения рационального значения скольжения, которое обеспечит максимально возможную энергоэффективность.Научна новизна. Предложен оригинальный способ определения нелинейной переходной функции регулятора напряжения энергосберегающего управления асинхронным приводом с обеспечением допустимой динамики в переходных режимах и косвенной стабилизацией скорости механизмов длительного режима работы и с мало меняющимся графиком нагрузки. Обоснован выбор интервала ограничения рационального значения скольжения и последовательности включения схемы управления в зависимости от текущего режима работы системы электропривода.Практическая ценность. Использование предложенного регулятора позволит создать автоматическую систему асинхронного привода, благодаря которой возможно достичь сбережения до 47 % активной мощности в случае значительного падения нагрузки.Мета роботи. Розробка способу синтезу регулятора напруги живлення енергоощадного управління асинхронним приводом механізмів тривалого режиму роботи із мало-змінним графіком навантаження і без потреби стабілізації швидкості.Методи досліджень. Для проведення досліджень використані положення теорії електричних машин, методи синтезу автоматичних систем, математичне моделювання у пакеті Matlab, методи статистичного аналізу.Отримані результати. Розроблено спосіб та синтезовано за його алгоритмом регулятор напруги енергоощадного керування асинхронним приводом за умови коливання навантаження через хаотичну зміну технологічної задачі із одночасним забезпеченням допустимого зниження динаміки. Надано рекомендації щодо послідовності і схем увімкнення автоматичної системи в режимах запуску та сталої роботи, а також вибрано інтервал обмеження раціонального значення ковзання, яке забезпечує максимально можливу енергоефективність. Наукова новизна. Запропоновано оригінальний спосіб визначення нелінійної перехідної функції регулятора напруги енергоощадного управління асинхронним приводом із забезпеченням допустимої динаміки в перехідних режимах та непрямою стабілізацією швидкості механізмів тривалого режиму роботи і мало-змінним графіком навантаження. Обґрунтовано вибір інтервалу обмеження раціонального значення ковзання і послідовності увімкнення схеми керування у залежності від поточного режиму роботи системи електроприводу.Практична цінність. Використання запропонованого регулятора дозволить створити автоматичну систему асинхронного привода, завдяки якій можливо досягти збереження до 47 % активної потужності у випадку значного падіння навантаження
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ КОГЕНЕРАЦІЇ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ
Get PDFPurpose. To evaluate the economic attractiveness of alternative energetics, and in particular Vehicle-to-grid (V2G) technology, i.e. the use of an electric vehicle battery for cogeneration into the network. Determine the economic indicators and conditions under which this technology will be attractive to electric vehicle ownersMethodology. The forecasts of the National Electricity Regulatory Commission of Ukraine, analytics data and manufacturers of electric vehicles were used to calculate economic indicatorsFindings. The overview of the trends in alternative energetic in Ukraine and, in particular, electric mobility in the context of their economic feasibility is completed. The analysis of electricity tariffs received from renewed sources is carried out and the forecast for the share of alternative energy of Ukraine in the future is made. Aspects of V2G technology are considered - the use of electric vehicle battery as an intermediate energy storage, charging them during low nightly electricity tariff and return to the grid for partial coverage of peak load. It is shown that the shortening of the battery life due to the increase of charge-discharge cycles makes this idea incapable at the current level of cogeneration tariff. Originality. It is proved that to increase the attractiveness of V2G technology for the electric vehicle owner, it is necessary to increase the capacity of electric vehicle batteries, to increase the capacity of charging and discharging devices and to increase the level of the «green» tariff or set a special tariff for cogeneration from electric vehicles. Practical value. The numerical values of electricity tariffs and the parameters of charge-discharge of electric vehicle batteries necessary for the feasibility study of cogeneration technology from electric vehicle batteries to the power grid are given. The tariff limits and system parameters for which the V2G technology will become self-sufficient are determined..Цель работы. Оценить экономическую привлекательность альтернативной энергетики и, в частности технологии «Vehicle-to-grid» (V2G), то есть использование батареи электромобиля для когенерации в сеть. Определить экономические показатели и условия, по которым эта технология станет привлекательной для владельцев электромобилей.Методы исследования. Для расчета экономических показателей использованы прогнозы Национальной комиссии регулирования электроэнергетики Украины, данные аналитики и производителей электромобилей.Полученные результаты. Выполнен обзор тенденций в области альтернативной энергетики в Украине и, в частности, электрической мобильности в контексте их экономической целесообразности. Сделан анализ тарифов на электроэнергию, полученную от возобновляемых источников энергии и сделан прогноз касательно доли альтернативной энергетики в энергогенерации Украины в будущем. Рассмотрены аспекты технологии V2G - использование батареи электромобилей в качестве промежуточного накопителя энергии, зарядка их во время низкого ночного тарифа на электроэнергию и отдачи в энергосеть для частичного покрытия пиковой нагрузки. Показано, что сокращение срока службы батарей из-за увеличения циклов заряда-разряда делает эту идею несостоятельной при текущих уровнях тарифов на электроэнергию.Научная новизна. Доказано, что для обеспечения привлекательности технологии V2G для владельца электромобиля необходимо увеличение емкости аккумуляторов электромобилей, повышение мощности заряда и разряда и уровня «зеленого» тарифа или введение специального тарифа для когенерации от электромобилей.Практическая ценность. Даны числовые значения тарифов на электроэнергию и параметры заряда-разряда батарей электромобилей, необходимые для технико-экономического обоснования технологии когенерации от батарей электромобилей в энергосеть. Определены граничные значения тарифов и параметры системы, при которых технология V2G может стать экономически оправданной.Мета роботи. Оцінити економічну привабливість альтернативної енергетики, і, зокрема технології «Vehicle-to-grid» (V2G), тобто використання батареї електромобіля для когенерації в мережу. Визначити економічні показники та умови, за якими ця технологія стане привабливою для власників електромобілів.Методи дослідження. Для розрахунку економічних показників використані прогнози Національної комісії регулювання електроенергетики України, дані аналітики та виробників електромобілів.Отримані результати. Виконаний огляд тенденцій в галузі альтернативної енергетики в Україні і, зокрема, електричної мобільності в контексті їх економічної доцільності. Проведено аналіз тарифів на електроенергію, отриману від відновлених джерел і зроблений прогноз щодо частки альтернативної енергетики України в майбутньому. Розглянуті аспекти технології V2G – використання батареї електромобілів як проміжного накопичувача енергії, заряджання їх під час низького нічного тарифу на електроенергію і віддачі в енергомережу для часткового покриття пікового навантаження. Показано, що скорочення терміну служби батарей через збільшення циклів заряду-розряду робить цю ідею непрацездатною за сучасним рівнем тарифу на когенерацію.Наукова новизна. Доведено, що для забезпечення привабливості технології V2G для власника електромобіля необхідне збільшення ємності акумуляторів електромобілів, підвищення потужності пристроїв заряджання і розряджання та підвищення рівня «зеленого» тарифу або встановлення спеціального тарифу для когенерації від електромобілів.Практична цінність. Надані числові значення тарифів на електроенергію та параметри заряду-розряду батарей електромобілів, необхідні для техніко-економічного обґрунтування технології когенерації з батарей електромобілів в енергомережу. Визначені межі тарифів та параметри системи, за якими технологія V2G стане самоокупною
УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ ЗАРЯДКИ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО НАКОПИЧУВАЧА ЕНЕРГІЇ
No full textPurpose. Substantiation of the impulse galvanostatic method of monitoring and controlling the process of charging an electrochemical energy storage device based on a lead-acid electrochemical system, and developing an algorithm for its implementation.Methodology. The investigations using the pulse method of automated monitoring the energy storage device current state, in which the values of the informative parameters are determined from the storage response signal to the current test pulse, and the charging process is controlled according to the developed algorithm taking into account the current state of the storage device, were carried out.Findings. The developed method of monitoring and controlling the process of storage charging and the algorithm for its implementation allow to reduce the storage charging time in comparison with the galvano-potentiostatic method. Information about the dynamics of the charging process is displayed on the monitor screen, which allows visually monitoring the storage charging process and record the completion time.Originality. The authors substantiate the impulse galvanostatic method of monitoring and controlling an electrochemical energy storage device charging process, in which the parameters of the electrochemical process in the storage reflecting it’ s current state are used as informative parameters for the charging process .Practical value. An algorithm for the implementation of a method for monitoring and controlling the process of an electrochemical energy storage device charging, which can be used to provide an optimal charging regime for energy storage devices in autonomous photovoltaic power supply systems has been developed.Цель работы. Обоснование импульсного гальваностатического метода контроля и управления процессом зарядки электрохимического накопителя энергии на основе свинцово-кислотной электрохимической системы и разработка алгоритма его реализации.Методы исследования. Исследования проведены с использованием импульсного метода автоматизированного контроля текущего состояния накопителя энергии, при котором значения информационных параметров определяются из сигнала отклика накопителя на тестовый импульс тока, а управление процессом зарядки производится по разработанному алгоритму с учетом текущего состояния накопителя.Полученные результаты. Разработанные метод контроля и управления процессом зарядки накопителя и алгоритм его реализации позволяют сократить время зарядки накопителя по сравнению с гальвано‐потенциостатическим способом. Информация о динамике процесса зарядки отображается на экране монитора, что позволяет в наглядной форме контролировать процесс зарядки накопителя и фиксировать время его окончания.Научна новизна. Авторами обоснован импульсный гальваностатический метод контроля и управления процессом зарядки электрохимического накопителя энергии, в котором в качестве информационных параметров при управлении процессом зарядки используются параметры протекающего в накопителе электрохимического процесса, отражающие текущее состояние накопителя.Практическая ценность. Разработан алгоритм реализации метода контроля и управления процессом зарядки электрохимического накопителя энергии, который может быть использован для обеспечения оптимального режима зарядки накопителей энергии в составе автономных систем электроснабжения на базе фотоэлектрических установок.Мета роботи. Обґрунтування імпульсного методу контролю і управління процесом зарядки електрохімічного накопичувача енергії на основі свинцево-кислотної електрохімічної системи і розробка алгоритму його реалізації.Методи дослідження. Дослідження проведені з використанням імпульсного методу автоматизованого контролю поточного стану накопичувача енергії, при якому значення контрольованих і керуючих параметрів визначаються з сигналу відгуку накопичувача на тестовий імпульс струму, а управління процесом зарядки проводиться за розробленим алгоритмом з урахуванням поточного стану накопичувача.Отримані результати. Розроблені метод контролю і управління процесом зарядки накопичувача і алгоритм його реалізації дозволяють скоротити час зарядки накопичувача в порівнянні з гальванопотенціостатичні способом. Інформація про динаміку процесу зарядки відображається на екрані монітора, що дозволяє в наочній формі контролювати процес зарядки накопичувача і фіксувати час його закінчення.Наукова новизна. Авторами обгрунтовано імпульсний гальваностатичний метод контролю і управління процесом зарядки електрохімічного накопичувача енергії, в якому в якості контрольованих і керуючих процесом зарядки параметрів використовуються параметри, що протікають в накопичувачі електрохімічного процесу,та відображають поточний стан накопичувача.Практична цінність. Розроблено алгоритм реалізації методу контролю і управління процесом зарядки електрохімічного накопичувача енергії, який може бути використаний для забезпечення оптимального режиму зарядки накопичувачів енергії в складі автономних систем електропостачання на базі фотоелектричних установок
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТРАНСФОРМАТОРА ПОСЛІДОВНОГО АКТИВНОГО ФІЛЬТРА НА ЯКІСТЬ НАПРУГИ
Get PDFPurpose. Investigate the features of using a series power transformer for the implementation of longitudinal compensation.Methodology. Methods of solving systems of differential equations of the first order, methods of matrix transformations, methods of numerical simulation, methods of calculating the active part of Frieze power, methods of the theory of transformation of coordinate systems.Findings. The functional scheme of the successive power active filter is realized in the implementation of longitudinal compensation, the connection of the parameters of the transformer with the parameters of the mode is investigated, the processes that take place in the transformer are considered, a method for determining the signal of the control of the successive filter is developed, in the visual programming environment a model of the simplified system of electricity consumption has been developed, researches, on the basis of which analysis, the efficiency of application of the proposed solution according to the level of voltage on the invoice is shown ancestry A series of experiments with a change in the active load power was carried out to assess the impact of the transformer on the load voltage. The conclusions of the influence of the parameters of the active filter transformers on the load voltage are formulated.Originality. Non-compliance with the quality of energy indicators leads to economic losses, reduced reliability of operation of electric networks and violation of technological processes, increase of additional losses in networks and elements of electrical equipment, shortening of service life of electrical power equipment of power systems. Longitudinal compensation is one of the solutions for ensuring the quality of electricity. Compensation provides for increasing the dynamic stability of the transmission line and the stability of the main network voltage. On the basis of the analysis of known works, it has been established that passive compensators with a permanent structure are less satisfied with the requirements for maintaining the quality of electricity. As a result, controlled filter compensating devices are developed and implemented - power active filters. The principle of the compensator - constantly creates harmonic voltages that exactly match the harmonic components generated by the load. The distortion is already compensated, already present in the power supply system. As a result, the voltage remains sinusoidal. The compensatory properties of the active filter depend on the algorithm for determining the control signal. With the use of the Frize power theory, a certain sequence of the synthesis of a control signal by a series active active filter is proposed.Practical value. A certain sequence of synthesizing the control signal of the compensator has been created, the effect of the power active filter transformers has been investigated for the realization of longitudinal compensation.Цель работы. Исследовать особенности использования трансформаторов последовательного силового активного фильтра для реализации продольной компенсацииМетоды исследования. Методы решения систем дифференциальных уравнений первого порядка, методы матричных преобразований, методы численного моделирования, методы расчета активной части мощности Фризе, методы теории преобразования систем координат.Полученные результаты. Разработана функциональная схема последовательного силового активного фильтра при реализации продольной компенсации, исследована связь параметров трансформатора с параметрами режима, рассмотрены процессы, протекающие в трансформаторе, разработан способ определения сигнала управления последовательного фильтра, в среде визуального программирования разработана модель упрощенной системы электропотребления, проведено звено исследований, на основании анализа которых показана эффективность применения предлагаемого решения по уровню напряжения погрузочные таження. Для оценки влияния трансформатора на напряжение нагрузки проведена серия экспериментов с изменением активной мощностью нагрузки. Сформулированы выводы касетельно воздействию параметров трансформаторов активного фильтра на напряжение нагрузки.Научна новизна. Несоблюдение качества энергетических показателей приводит к экономическим потерям, снижением надежности фуyкционирование электрических сетей и нарушение технологических процессов, увеличению дополнительных потерь в сетях и элементах электрооборудования, сокращением срока службы силового электрооборудования энергетических систем. Продольная компенсация является одним из решений для обеспечения качества электроэнергии. компенсация обеспечивает повышение динамической устойчивости линии электропередачи и стабильность напряжения основной сети. На основании анализа известных работ установлено, что пассивные компенсаторы с неизменной структурой все менее удовлетворяют требования к поддержке качества электроэнергии. Как следствие, разрабатываются и внедряются управляемые фильрокомпенсуючи устройства - силовые активные фильтры. Принцип действия компенсатора - постоянно создает гармоничные напряжения, которые точно соответствуют гармоническим компонентам, генерируемые нагрузкой. Компенсируется искажения, уже присутствует в системе электропитания. В результате напряжение остается синусоидальным. Компенсационные свойства активного фильтра зависят от алгоритма определения сигнала управления. С приминением теории мощности Фризе предложена определенная последовательность синтеза сигнала управления последовательным силовым активным фильтром.Практическая ценность. Создана определенная последовательность синтеза сигнала управления компенсатором, исследовано влияние трансформаторов последовательного силового активного фильтра при реализации продольной компенсации.Мета роботи. Дослідити особливості використання трансформаторів послідовного силового активного фільтра для реалізації повздовжньої компенсації.Методи дослідження. Методи рішення систем диференційних рівнянь першого порядку, методи матричних перетворень, методи чисельного моделювання, методи розрахунку активної частини потужності Фризе, методи теорії перетворення систем координат.Отримані результати. Розроблено функціональну схему послідовного силового активного фільтру при реалізації повздовжньої компенсації, досліджено зв’язок параметрів трансформатора з параметрами режиму, розглянуто процеси, які протікають в трансформаторі, розроблено спосіб визначення сигнала управління послідовного фільтра, в середовищі візуального програмування розроблено модель спрощеної системи електроспоживання, проведено ланку досліджень, на підставі аналізу яких, показана ефективність застосування пропонованого рішення за рівнем напруги навантаження. Для оцінки впливу трансформатора на напругу навантаження проведено серію експериментів із зміною активною потужністю навантаження. Сформульовано висновки що до впливу параметрів трансформаторів активного фільтру на напругу навантаження.Наукова новизна. Недотримання якості енергетичних показників призводить до економічних збитків, зниженням надійності функціонування електричних мереж і порушення технологічних процесів, збільшенню додаткових втрат в мережах і елементах електрообладнання, скороченням терміну служби силового електрообладнання енергетичних систем. Поздовжня компенсація є одним із рішень для забезпечення якості електроенергії. компенсація забезпечує підвищення динамічної стійкості лінії електропередачі і стабільність напруги основної мережі. На підставі аналізу відомих робіт встановлено, що пасивні компенсатори з незмінною структурою все менш задовольняють вимоги до підтримки якості електроенергії. Як наслідок, розробляються та впроваджуються керовані фільтрокомпенсуючі пристрої – силові активні фільтри. Принцип дії компенсатора – постійно створює гармонійні напруги, які точно відповідають гармонійним компонентам, що генеруються навантаженням. Компенсується спотворення, вже присутнє в системі електроживлення. У результаті напруга, залишається синусоїдальною. Компенсаційні властивості активного фільтра залежать від алгоритма визначення сигналу управління. З використанням теорії потужності Фрізе запропонована певна послідовність синтезу сигнала управління послідовним силовим активним фільтром.Практична цінність. Розроблено функціональну схему послідовного силового активного фільтра при реалізації повздовжньої компенсації, створено певну послідовність синтезу сигнала управління компенсатором, досліджено вплив трансформаторів при реалізації повздовжньої компенсації
УМОВИ ТЕПЛООБМІНУ В КОНТЕЙНЕРІ СУХОГО ЗБЕРІГАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕАКТОРІВ
Get PDFPurpose. The safety substantiation of the spent nuclear fuel of power reactors WWER-1000 of Zaporizhska NPP dry storage facility operation by carrying out of numerical study of the thermal processes inside dry storage container.Methodology. Mathematical modeling, numerical solving of the direct and inverse heat transfer problems.Findings. The distribution of temperatures and heat transfer coefficients on the surfaces of guide tubes inside storage cask with spent fuel assemblies of power reactors WWER-1000 of Zaporizhska NPP are obtained. With usage of the iterative methodology of thermal processes modeling the detailed temperature fields of spent fuel assemblies inside storage cask are obtained. The maximum temperatures in each spent fuel assembly are defined and the places of the most heated fuel rods are identified.Originality. For the first time with usage of iterative methodology of thermal processes modeling at the dry spent nuclear fuel storage the detailed information about thermal processes inside storage cask with spent fuela under normal conditions of operations is obtained.Practical value. The safety of spent nuclear fuel of reactors WWER-1000 in the dry storage facility of Zaporizhska NPP is confirmed. The obtained results are reasonable for usage at development of scientific-methodological basis of safety of the dry storage of spent nuclear fuel of power reactors, and also useful at development and implementation of designs of creation and modernization of equipment for spent nuclear fuel.Цель работы. Обоснование безопасности эксплуатации сухого хранилища отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов ВВЭР-1000 Запорожской АЭС путем проведения численных исследований тепловых процессов в контейнере сухого хранения.Методы исследования. Математическое моделирование, численное решение прямых сопряженных и обратных задач теплообмена.Полученные результаты. Получены распределение температур и коэффициентов теплоотдачи на поверхностях направляющих труб в корзине хранения отработавших топливных сборок энергетических реакторов ВВЭР-1000 Запорожской АЭС. С использованием итеративной методики моделирования тепловых процессов получены детальные поля температур отработавших топливных сборок в корзине хранения. Определены максимальные температуры в каждой из отработавших топливных сборок и идентифицированы места расположения наиболее горячих твэлов.Научна новизна. Впервые с использованием итеративной методики моделирования тепловых процессов при сухом хранении отработавшего ядерного топлива получена детальная информация о тепловых процессах в середине корзины с отработавшим топливом в нормальных условиях эксплуатации.Практическая ценность. Подтверждена безопасность хранения отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР-1000 в сухом хранилище Запорожской АЭС. Полученные результаты целесообразны для использования при создании научно-методологических основ безопасности сухого хранения отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов, а также полезны при разработке и внедрении конструктивных и технологических решений относительно создания или модернизации оборудования хранения отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов.Мета роботи. Обґрунтування безпеки експлуатації сухого сховища відпрацьованого ядерного палива енергетичних реакторів ВВЕР-1000 Запорізької АЕС шляхом проведення чисельних досліджень теплових процесів в контейнері сухого зберігання.Методи дослідження. Математичне моделювання, чисельне розв’язання прямих спряжених та обернених задач теплообміну.Отримані результати. Отримані розподіл температур та коефіцієнтів тепловіддачі на поверхнях направляючих труб в корзині зберігання відпрацьованих паливних збірок енергетичних реакторів ВВЕР-1000 Запорізької АЕС. Із застосуванням ітеративної методики моделювання теплових процесів отримані детальні поля температур відпрацьованих паливних збірок в корзині зберігання. Визначені максимальні температури в кожній з відпрацьованих збірок та ідентифіковані місця розташування найбільш гарячих твелів.Наукова новизна. Вперше із застосуванням ітеративної методики моделювання теплових процесів при сухому зберіганні відпрацьованого ядерного палива отримано детальну інформацію про теплові процеси в середині корзини з відпрацьованим паливом в нормальних умовах експлуатації.Практична цінність. Підтверджено безпеку зберігання відпрацьованого ядерного палива реакторів ВВЕР-1000 у сухому сховищі Запорізької АЕС. Отримані результати доцільні для використання при створенні науково-методологічних основ безпеки сухого зберігання відпрацьованого палива енергетичних реакторів, а також корисні при розробці та впровадженні конструктивних та технологічних рішень стосовно створення або модернізації обладнання зберігання відпрацьованого ядерного палива енергетичних реакторів