Electrical Engineering and Power Engineering (EE&PE - E-Journal) / Електротехніка та електроенергетика
Not a member yet
396 research outputs found
Sort by
РОЗРАХУНОК ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ В ТРАНСФОРМАТОРАХ НА ОСНОВІ МАГНІТОЕЛЕКТ- РИЧНИХ ЗАСТУПНИХ СХЕМ З ИСПОЛЬЗОВАНИЕЬ ПОЛІНОМІВ ЧЕБЫШЕВА
No full textTransient modeling in transformers is presently executed by formation and solution of the state equations for the magneto-electrical equivalent schemes. These processes can be very long, that results in a considerable time of calculation at the modern software use. The aim of the given work is the development of more fast-acting method of calculation of electromagnetic transients in transformers, using solution approximation by polynomials, and also development of comfortable scheme model of method for putting into practice. On the basis of solution approximation of the state equations by the Tchebyshev’s polynomials the method of transients calculation in magneto-electrical equivalent schemes is worked out. Scheme interpretation of the developed method is offered. It is shown that in the special equivalent scheme the Kirchhoff’s laws are fair for the images of currents and magnetic fluxes as vectors, containing the values of coefficients of decomposition of these values by the Tchebyshev’s polynomials. This method allows to replace operations with the instantaneous values of currents by operations with direct currents in offered equivalent scheme. As a result the integrodifferential state equations are submitted by algebraic equations. The calculation with the offered method of transient in a three-phase transformer processor allows to reduce time more than twice as compared to calculations with the help of the well-known methods. The given method is especially comfortable for the transient’s calculation in magneto-electrical circuits, since it allows to use voltage sources controlled by the current derivative as well as easily evaluate the integrals of solutionМоделирование переходных процессов в трансформаторах в настоящее время выполняют путем составления и решения уравнений состояния для магнитоэлектрических схем замещения. Эти процессы могут быть весьма продолжительными, что приводит к значительному времени расчета при использовании современных программных средств. Цель данной работы – разработка более быстродействующего метода расчета переходных электромагнитных процессов в трансформаторах, использующего полиномиальную аппроксимацию решения, а также разработка удобной для практики схемной модели метода. На основе аппроксимации решения уравнений состояния полиномами Чебышёва разработан метод расчета переходных процессов в магнитоэлектрических цепях. Предложена схемная интерпретация разработанного метода. Показано, что в специальной схеме замещения справедливы законы Кирхгофа для изображений токов и магнитных потоков в виде векторов, содержащих значения коэффициентов разложения этих величин по полиномам Чебышёва. Данный метод позволяет заменить операции с мгновенными значениями токов операциями с постоянными токами в предложенной схеме замещения, в результате чего интегро-дифференциальные уравнения состояния заменяются алгебраическим уравнениям. При расчете предложенным методом переходного процесса в трехфазном трансформаторе процессорное время сокращается более чем в два раза по сравнению с расчетами известными методами. Предложенный метод особенно удобен для расчета переходных процессов в магнитоэлектрических цепях, так как позволяет использовать источники напряжения, управляемые производной тока, а также позволяет легко вычислять интегралы решенийМоделювання перехідних процесів в трансформаторах нині виконують шляхом складання і розв’язку рівнянь стану для магнітоелектричних заступних схем. Ці процеси можуть бути дуже тривалими, що призводить до значного часу розрахунку при використанні сучасних програмних засобів. Мета цієї роботи – розробка більше швидкодіючого методу розрахунку перехідних електромагнітних процесів в трансформаторах, що використовує поліноміальну апроксимацію розв’язку, а також розробка зручної для практики схемної моделі методу. На основі апроксимації розв’язку рівнянь стану поліномами Чебишева розроблений метод розрахунку перехідних процесів в магнітоелектричних колах. Запропонована схемна інтерпретація розробленого методу. Показано, що в спеціальній заступній схемі справедливі закони Кирхгофа для зображень струмів і магнітних потоків у вигляді векторів, що містять значення коефіцієнтів розкладання цих величин по поліномах Чебишева. Цей метод дозволяє замінити операції з миттєвими значеннями струмів операціями з постійними струмами в запропонованій заступній схемі, внаслідок чого інтегро-дифференційні рівняння стану замінюються алгебраїчними рівнянням. При розрахунку запропонованим методом перехідного процесу в трифазному трансформаторі процесорний час скорочується більш ніж в два рази в порівнянні з розрахунками відомими методами. Запропонований метод особливо зручний для розрахунку перехідних процесів в магнітоелектричних колах, оскільки дозволяє використати джерела напруги, що керовані похідною струму, а також дозволяє легко обчислювати інтеграли розв’язку
МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ПОВЕРХНІ СИЛЬНОСТРУМНИХ РОЗРИВНИХ КОНТАКТІВ У ПРОЦЕСІ КОМУТАЦІЇ
Get PDFThe article describes the method of temperature determination of the electrical contact surface, which works without electrical arc in AC circuits. Pictures of contact surfaces damage are shown. It indicates that the temperature rises above the melting point of the contact material and there is disagreement in use of the temperature calculation methods. The temperature determination is based on the numerical solution of the boundary inverse heat conduction problem. The regularized solutions are done with the help of quasi-inversion method. The feature of the method is the temperature determination from the experimental temperature values obtained at points available for measurement. Calculation of the contact surface temperature as a function of time is obtained. The calculation is made using the program «MathCAD». The resulting temperature obtained by this method is more accurate than using previously known methodsВ статье рассмотрена методика определения температуры поверхности сильноточных разрывных контактов работающих при бездуговой коммутации цепи переменного тока. Определение температуры основывалось на численном решении граничной обратной задачи теплопроводности. Получены расчеты температуры контактных поверхности в зависимости от времени. Расчет выполнен с помощью пакета прикладных программ MathCAD. Полученные значения температуры с помощью данной методики являются более точные, чем при использовании известныхУ статті розглянуто методику визначення температури поверхні сільнострумних розривних контактів, що працюють при бездуговій комутації змінного струму. Визначення температури ґрунтувалося на чисельному рішенні граничної оберненої задачі теплопровідності. Отримано розрахунки температури контактних поверхні в залежності від часу. Розрахунок виконаний за допомогою пакета прикладних програм MathCAD. Отримані значення температури за допомогою даної методики є більш точними, ніж при використані існуючи
ОСОБЛИВОСТІ АНАЛІЗУ РОЗПОДІЛУ СТРУМУ ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ В ВІСЕСИМЕТРИЧНИХ ЕЛЕКТРОДАХ ЕЛЕКТРОХІРУРГІЧНИХ ІНСТРУМЕНТІВ
No full textIn the environment of mathematical package Matlab, using finite difference method, the analysis of the electric field intensity distribution and the high frequency current density in the electrodes of electrosurgical instruments was performed. Two-dimensional elliptic problem, with boundary conditions of the first and second kind, which models the skin effect thickness in conductors with axis- symmetric-cross-section was solved. The mathematical model clearly shows that almost no high-frequency current flows inside the electrode. The mathematical model can be used for conductors with different conductivity in a wide frequency range. The increase of the electrode cross section area, which conducts current, is possible by increasing the overall length of the electrode outer perimeter by changing its cross section shape thanks to the electrode parts be removedВ среде математического пакета Matlab, с помощью метода конечных разностей, сделан анализ распределения напряженности электрического поля и плотности высокочастотного тока в электродах электрохирургических инструментов. Решена двухмерная эллиптическая задача, с граничными условиями первого и второго рода, которая моделирует толщину скин-эффекта в проводниках с осесимметричным поперечным сечением. Влиять на ширину зоны коагуляции биологической ткани, тем самим снизить перегрев живых биологических тканей и их некроз, возможно с помощью изменения частоты тока, формы и материала электродов. Разработанная математическая модель может применяться для проводников с разной электропроводностью в широком частотном диапазоне. Эта модель показывает, что глубина распространения плотности тока в электроды является одной из основных составных частей при разработке новых эффективных методов хирургического лечения. Увеличить площадь, которая проводит ток возможно за счет увеличения общей длины внешнего периметра электрода изменением формы его поперечного сечения благодаря удалению отдельных участков электродаУ середовищі математичного пакета Matlab, за допомогою методу кінцевих різниць, зроблено аналіз розподілу напруженості електричного поля та щільності високочастотного струму в електродах електрохірургічних інструментів. Вирішена двовимірна еліптична задача, з граничнимиумовамипершого та другого роду, яка моделюєтовщинускін-ефекту в провідниках з вісесиметричним поперечним перерізом. Впливати на ширину зони коагуляції біологічної тканини, тим самим знизити перегрів живих біологічних тканин та їх некроз, можливо з допомогою зміни частоти струму, форми і матеріалу електродів. Розроблена математична модель може застосовуватися для провідників з різноюелектропровідністю в широкому частотному діапазоні. Ця модель показує, що глибина поширення щільності струму в електродах є однією з основних складових частин при розробці нових ефективних методів хірургічного лікування. Збільшити площу, яка проводить струм можливо за рахунок збільшення загальної довжини зовнішнього периметра електрода зміною форми його поперечного перерізу завдяки видалення окремих ділянок електрод
ФОРМУВАННЯ ПРОГРАМИ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ДЛЯ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
No full textThe article discusses a new approach to the formation of energy–saving program for the power supply system, which aims to realize the maximum amount of reserve electric power saving system. The combination of all technical and circuit modifications at each site and system level power that creates the energy–efficient systems, and is an initial list of energy saving measures will be included into the program. The general list of energy–saving measures on the results of the program to optimize the structure and parameters of the system in terms of the minimum electric power losses in it is formed. For the power supply system on the basis of a regulatory evaluation of the effectiveness of energy saving measures it is proposed the criteria selection of cost–effective measures to reduce energy losses in the system: the saved energy cost should not exceed the current tariff for electricity consumption from the gridВ статье рассматривается новый подход к формированию программы энергосбережения для систем электроснабжения, целью которой является реализация максимального объема потенциала энергосбережения. Формируется общий список энергосберегающих мероприятий программы на результатах оптимизации структуры и параметров системы с точки зрения минимума потерь электрической энергии в ней. Критерием включения мероприятий в данную программу является себестоимость сэкономленной энергии, значение которой не должно превышать действующий тарифУ статті розглядається новий підхід до формування програми енергозбереження для систем електропостачання, метою якої є реалізація максимального обсягу потенціалу енергозбереження. Формується загальний список енергозберігаючих заходів програми згідно результатам оптимізації структури і параметрів системи з точки зору мінімуму втрат електричної енергії в ній. Критерієм включення цих заходів у дану програму є собівартість зекономленої енергії, значення якої не повинно перевищувати діючий тари
КОМПЕНСАЦІЯ ВПЛИВУ НЕСИМЕТРІЇ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГУНА У СИСТЕМАХ ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ
Get PDFIt is presented the methods for compensation the influence of induction motor stator windings asymmetry on the characteristics of vector-controlled electric drive system. It is shown that the use of proposed control systems at the expense of introduction of additional compensation signals in closed control loops of the motor stator current allows to compensate the variable component of the electromagnetic torque or the variable component of the power consumption. Along with this, the use of the system for compensation of the variable component of the motor electromagnetic torque allows to decrease motor vibrations and the use of the system for compensation of the variable component of active power allows to decrease the heat overloads of the single motor phases, which increases the insulation life of the induction motor stator phasesПредставлены методы компенсации влияния несимметрии обмоток статора асинхронного двигателя на характеристики систем электропривода с векторным управлением. Показано, что применение предложенных систем управления, за счет внесения дополнительных сигналов компенсации в замкнутые контуры регулирования тока статора двигателя, позволяют компенсировать переменную составляющую электромагнитного момента, или переменную составляющую потребляемой мощности. При этом применение системы компенсации переменной составляющей электромагнитного момента двигателя позволяет уменьшить вибрации двигателя, а применение системы компенсации переменной составляющей потребляемой активной мощности позволяет уменьшить тепловые перегрузки отдельных фаз, что увеличивает срок эксплуатации изоляции обмоток статора асинхронного двигателяПредставлено методи компенсації впливу несиметрії обмоток статора асинхронного двигуна на характеристики систем електропривода з векторним керуванням. Показано, що застосування запропонованих систем керування, за рахунок внесення додаткових сигналів компенсації в замкнені контури регулювання струму статора двигуна, дозволяють компенсувати змінну складову електромагнітного моменту, чи змінну складову споживаної потужності. При цьому застосування системи компенсації змінної складової електромагнітного моменту двигуна дозволяє зменшити вібрації двигуна, а застосування системи компенсації змінної складової споживаної активної потужності дозволяє зменшити теплове перевантаження окремих фаз, що збільшує термін експлуатації ізоляції обмоток статора асинхронного двигуна
МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗНИЖЕННЯ ТЕХНІЧНИХ ВТРАТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В ЕЛЕМЕНТАХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Get PDFThe aim of the work is to determine the factors that influence the change of electricity technical losses and the dynamics of power losses change depending on the exploitation term of the elements of power supply systems. This will allow to develop more accurate methods for determining the electric energy losses and calculate the real value of the power losses in the elements of the power supply system that have been operated for a long time. The task of electricity losses reduction is an important part of the more general problem of reducing energy consumption and efficient use of energy resources through the optimization of consumption and power generation.In the context of continuous growth of power rates and change of energy consumption, the energy saving and rational management of the power economy get the great importance and present not only engineering problem, but also the economic problem. Hence the need to reduce non-productive energy losses and improve the technical operation of power supply system appears. Currently, much attention is paid to the electric energy losses reduction through the development of more accurate methods of the energy losses determination in all elements of power systems.The analysis shows that the change of power losses is determined by changing of the permanent electric networks reconfiguration as a result of their reconstruction and changes in the conditions and frequency of use, as well as the technical state of the elements of power supply systems during the operationЦелью данной работы является установление факторов, влияющих на изменение технических потерь электроэнергии, и зависимости динамики изменения технических потерь за время эксплуатации элементов систем электроснабжения. Это позволит разработать более точные методы определения потерь электроэнергии и рассчитать реальные значения технических потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения, эксплуатируемых в течение значительного срока. В результате проведенного анализа установлено, что изменение технических потерь определяется постоянным изменением конфигурации сетей, в результате их реконструкции и изменениями условий и интенсивности эксплуатации, а также технического состояния элементов систем электроснабжения за время эксплуатацииМетою даної роботи є встановлення факторів, що впливають на зміну технічних втрат електроенергії, та залежності динаміки зміни технічних втрат за час експлуатації елементів систем електропостачання, а також розробка класифікації заходів щодо зниження втрат електроенергії у системах електропостачання. В результаті проведеного аналізу встановлено, що зміна технічних втрат визначається постійною зміною конфігурації мереж, внаслідок їхньої реконструкції та змін умов і інтенсивності експлуатації, а також технічного стану елементів систем електропостачання за час експлуатації
РОЗРАХУНОК ОПТИМАЛЬНИХ ТАХОГРАМ РОЗГОНУ Й ГАЛЬМУВАННЯ ЧАСТОТНОРЕГУЛЬОВАНОГО АСИНХРОНОГО ДВИГУНА
No full textAnalytical calculations of private solutions of a linear second-order differential equation that describes the optimal trajectory of the change (tachograms) rate of variable-frequency induction motor (VFIM)are proposed. Under these tachograms the electromagnetic core loss minimization of engine power to start and stop the mode is ensured. This minimization is carried out for the specified start and end values †of speed and different acceleration and deceleration times. Calculations and comparison between optimal, suboptimal and famous (that are found in the current application in practice) energy saving tachograms sheets (linear and parabolic type, with the shape of a hyperbolic sine) are performed, as well as their respective basic electromagnetic losses of electricity, electromagnetic torque and modulus of the stator current VFIM. The calculated optimal and quasi optimal tachograms are designed for use in AC drives of rolling mills with VFIM working in the intensive start and stop modeПредложены аналитические расчеты частных решений нелинейного дифференциального уравнения второго порядка, описывающего оптимальные траектории изменения скорости (тахограммы) частотно-регулируемого асинхронного двигателя (ЧРАД). При указанных тахограммах обеспечивается минимизация основных электромагнитных потерь электроэнергии этого двигателя в пускотормозных режимах. Данная минимизация осуществляется для заданных начальных и конечных значений скорости и различных времен разгона и торможения. Выполнены расчеты и сравнение между собой оптимальных, квазиоптимальных и известных (нашедших в настоящее время применение на практике) энергосберегающих тахограмм (линейного и параболического вида, с формой гиперболического синуса), а также соответствующих им основных электромагнитных потерь электроэнергии, электромагнитного момента и модуля статорного тока ЧРАД. Вычисленные оптимальные и квазиоптимальные тахограммы предназначены для использования в электроприводах переменного тока прокатных станов с ЧРАД, работающих в интенсивных пускотормозных режимахЗапропоновано аналітичні розрахунки приватних рішень лінійного диференціального рівняння другого порядку, що описує оптимальні траєкторії зміни швидкості (тахограми) частотно-регульованого асинхронного двигуна (ЧРАД). При зазначених тахограмм забезпечується мінімізація основних електромагнітних втрат електроенергії цього двигуна в пускогальмівних режимах. Дана мінімізація здійснюється для заданих початкових і кінцевих значень швидкості і різних часів розгону і гальмування. Виконано розрахунки та порівняння між собою оптимальних, квазіоптимальних і відомих (знайшли в даний час застосування на практиці) енергозберігаючих тахограм (лінійного і параболічного вигляду, з формою гіперболічного синуса), а також відповідних їм основних електромагнітних втрат електроенергії, електромагнітного моменту і модуля статорної струму ЧРАД. Обчислені оптимальні і квазіоптимальний тахограми призначені для використання в електроприводах змінного струму прокатних станів з ЧРАД, що працюють в інтенсивних пускогальмівних режима
СХЕМА ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ З НАКОПИЧУВАЧЕМ ЕНЕРГІЇ
Get PDFThis paper analyzes the existing means of improving the energy efficiency of vehicles with electric transmission, on its basis the special place of electricity storage is allocated. The scheme of transistor converter for implementation of the DC motor traction characteristics by consistent or independent excitation modes of acceleration movement and braking is given. Additionally, the scheme is introduced for the controlled capacitor drive for accumulation of excess braking energy and use it during acceleration. To study the transition process in operation mode of transistor converter the mathematical model of electro-technical traction complex is developed. The model realizes the dynamic (acceleration) and stationary (weakening magnetic flux) modes of DC motor with capacitor energy storageВ работе проведен анализ существующих способов повышения энергетической эффективности транспортных средств с электрической трансмиссией, на основании, которого выделено особое место накопителей электроэнергии. Для исследования переходных процессов в режимах работы транзисторного преобразователя разработана математическая модель тягового электротехнического комплекса. В модели реализованы динамический (разгон) и стационарный (ослабление магнитного потока) режимы двигателя постоянного тока с конденсаторным накопителем энергииВ роботі проведено аналіз існуючих способів підвищення енергетичної ефективності транспортних засобів з електричною трансмісією, на підставі якого визначене особливе місце накопичувачів електроенергії. Для дослідження перехідних процесів в режимах роботи транзисторного перетворювача розроблена математична модель тягового електротехнічного комплексу. В моделі реалізовані динамічний (розгін) та стаціонарний (ослаблення магнітного потоку) режими двигуна постійного струму з конденсаторним накопичувачем енергі
КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ З ПЛАВНИМ РЕГУЛЮВАННЯМ
No full textReactive power compensation devices are widely used: thyristor-control reactors (TCR) and thyristor-switched capacitors (TSC). The TCR disadvantages are discussed. The TSC disadvantages are: influence of higher harmonics on nonsinusoidal voltage power system, the inability to ensure the smooth regulation. The proposed reactive power compensator consists of series with active filter and capacitors with step switch. Reactive power compensator’s control system is proposed. Hysteretic control of the inverter with current feedback is applied. DC-voltage regulator provides balance of active power. The control system allows overcompensation or undercompensation of reactive power modes. Reactive power distribution regulator performs the redistribution of power between switching capacitors and active filter. Minimization condition of this regulator is active filter’s power. Adjustment properties of reactive power compensator are analyzed. The choice of relations between the capacitors TSC steps to minimize the installed capacity of the active filter and the number of stages in TSC is considered. The approach that makes possible to «isolate» capacitors from harmonic currents and provide smooth control of reactive power is proposedПредложено схемное решение гибридного компенсатора реактивной мощности, состоящего из последовательного активного фильтра и батареи конденсаторов (БК) с тиристорным переключением ступеней, что позволяет «изолировать» БК от токов высших гармоник и обеспечить плавное регулирование реактивной мощности. Рассмотрены вопросы выбора соотношений между емкостями ступеней БК, позволяющих минимизировать установленную мощность активного фильтра и количество ступеней в БКРозглянуто широко використовувані пристрої компенсації реактивної потужності (ПКРМ) – батареї конденсаторів (БК) з тиристорним перемиканням, проведено аналіз їх недоліків: вплив вищих гармонік при несинусоїдальній напрузі мережі, неможливість забезпечити плавність регулювання. Запропоновано схемне рішення УКРМ, що складається з послідовного активного фільтра і БК із ступінчастим перемиканням, що дозволяє «ізолювати» БК від струмів вищих гармонік і забезпечити плавне регулювання реактивної потужності. Розглянуто питання вибору співвідношень між ємностями ступенів БК, що дозволяють мінімізувати встановлену потужність активного фільтра і кількість ступенів у Б
АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ У ДВАНАДЦЯТИПУЛЬСНОМУ НАПІВПРОВІДНИКОВОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З П’ЯТИЗОННИМ РЕГУЛЮВАННЯМ ВИХІДНОЇ НАПРУГИ
Get PDFThis article presents the analysis of the electromagnetic processes in electric circuit with semiconductor commutator. Mathematical model with twelve pulses of the converter is created for analysis of the electromagnetic processes in semiconductor converter with width-pulse regulation of the output voltage. The graphs, which reflect the electromagnetic processes in electric circuit, are given. The calculation is performed by the method of multivariable function. The mathematical model of the converter is created for five zoned regulations of the output voltage. Using method of multivariable function, current and voltage of the load as well as input current of the converter are found. The converter load has active inductive nature. For the analysis of the converter functioning the algebraic equation for load voltage is usedэтой статье проведено анализ электромагнитных процессов в электрических цепях с полупроводниковыми коммутаторами. Создано математическую модель двенадцатипульсного преобразователя для анализа электромагнитных процессов в полупроводниковых преобразователях с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения. Приведено графики, которые отражают электромагнитные процессы в электрических цепях. При выполнении расчетов использовался метод многопараметрических функций. Математическая модель преобразователя создана для пятизонного регулирования выходного напряженияУ статті проведено аналіз електромагнітних процесів в дванадцятипульсному напівпровідниковому перетворювачі. Створено математичну модель для аналізу електромагнітних процесів у напівпровідникових перетворювачах з широтно-імпульсним регулюванням вихідної напруги. Наведено графіки, що відображають електромагнітні процеси у електричних колах. При розрахунках використовувався метод багатопараметричних функцій. Навантаження мало активно-індуктивний характе