Электроэнергетика. Производство, преобразование, передача, распределение и регулирование электроэнергии. Электроизмерительная техника. Техническое применение магнетизма и статического электричества

Рассмотрены базовые вопросы электропривода постоянного тока: основные уравнения, характеристики и режимы электродвигателя постоянного тока при независимом возбуждении; исследование системы «тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока»; исследование системы подчиненного регулирования тиристорного электропривода постоянного тока с внешним контуром скорости, а также электропривода переменного тока; исследование асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором; исследование систем «преобразователь частоты – асинхронный электродвигатель».

В данном учебном пособии изложены основные положения теории сигнальных графов, позволяющей эффективно рассчитывать линейные электрические цепи. Представленный в пособии учебный материал охватывает такие теоретические разделы, как: «Построение нормализованного и ненормализованного сигнального графа» «Преобразование сигнальных графов» «Решение сигнальных графов» «Построение сигнальных графов электрических цепей и их расчеты при помощи графов». Весь представленный теоретический материал проиллюстрирован на конкретных примерах, с подробными решениями.

Изложены необходимые теоретические положения основных разделов АЭП.

Излагаются основы функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) на тепловых электрических станциях. Обозначены цели функционирования верхнего общестанционного и блочного уровня АСУ ТП. Поясняются основные принципы управления тепломеханическим оборудованием энергоблоков, порядок взаимодействия функциональных групп тепломеханического оборудования в рабочих и аварийных режимах. Рассматриваются особенности АСУ ТП энергоблока, выполненной на базе современных программно-технических средств. Отдельное внимание уделено организационным вопросам эксплуатации АСУ ТП тепловых электростанций.

Представлены тексты для освоения английской терминологии из области энергетики, грамматический материал для обучения чтению, переводу и аннотированию, а также дополнительные упражнения для самостоятельной работы.

Рассмотрены основы теории автоматического регулирования линейных систем: основные понятия и принципы управления, математическое описание систем регулирования, устойчивость и качество систем регулирования. Изложены физические основы регулирования напряжения и реактивной мощности, частоты и активной мощности. Показано получение линеаризованных уравнений и структурной схемы простой регулируемой электрической системы. Приведено описание систем регулирования возбуждения и скорости вращения синхронных машин. Рассмотрены модели систем возбуждения, регуляторов возбуждения, системных стабилизаторов и регулятора скорости вращения гидрогенератора. Изложены начальные шаги по использованию Simulink для моделирования динамических систем.

Приведены описания и функциональные схемы исследовательских стендов. Составлены программы практических занятий и даны указания по порядку выполнения пунктов программ. Изложены теоретические сведения, необходимые для расчета характеристик производственных механизмов и электроприводов, предусмотренных в расчетной части программ занятий.

Изложены необходимые теоретические положения основных разделов АЭП. Рассмотрены вопросы, связанные с расчетом и построением механических характеристик электроприводов постоянного и переменного тока.

Рассмотрены вопросы о жизненном цикле автоматизированных систем, представлены компоненты автоматических систем регулирования и приведены типовые схемы регулирования технологических процессов котла на тепловых электрических станциях.

В монографии представлены материалы анализа современных микропроцессорных устройств применяемых в электроэнергетике. Представлены основные параметры микропроцессорных устройств предназначенных для защиты от внешних коротких замыканий в электроустановках напряжением выше 1 кВ, защиты силовых трансформаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей, КРУ, ТПА, шинных конструкций и кабельных линий.

Содержат 120 вариантов, скомпонованных из 41 различной расчетной схемы, и исходных данных к ним, а также краткие указания к выполнению курсовой работы № 1 по дисциплине «Теоретические основы электротехники».

Содержит теоретический материал, необходимый для проведения практических и лабораторных работ по дисциплине «Электропривод». Изложены основные положения электропривода, подробно рассмотрены структурные схемы и переходные процессы электропривода.

В электроэнергетике получило активное развитие направление, связанное с использованием установок распределенной генерации (РГ), находящихся в непосредственной близости от потребителей электроэнергии. Особую актуальность задача внедрения современных установок РГ приобретает при модернизации систем электроснабжения (СЭС), удаленных от сетевой инфраструктуры.

Представлен алгоритм мониторинга состояния изоляции измерительных трансформаторов напряжения в цепи генераторного напряжения электростанций. Предложен принцип построения системы мониторинга, и оценена достоверность контроля состояния измерительного трансформатора напряжения

Рассмотрена обработка динамограмм в контроллерах систем автоматизации нефтедобывающих скважин, эксплуатируемых штанговыми глубинными насосами

В монографии рассмотрен вопрос важности поддержания качества электрической энергии, в том числе такого параметра как отклонение напряжения. Проведенный анализ данных по отклонению напряжения в сельских электрических сетях 0,38 кВ для различных категорий потребителей электрической энергии показал, что в электрической сети преобладает перенапряжение. Наибольшая частота появления установившегося отклонения напряжения зафиксирована в диапазоне напряжений 5…7,5% и она составляет 68 случаев. В свое очередь известно, что отклонение напряжения негативно сказывается на работе оборудования, снижая его срок службы и качество его работы, при этом увеличивая потребление электроэнергии. Встречное регулирование не всегда способно обеспечить должное регулирование напряжения у потребителей, поэтому был сделан вывод о необходимости ведения исследования в области разработки системы адаптивного автоматического регулирования напряжения, которая бы позволила решить данную задачу, основываясь при регулировании напряжения только на фактические значения напряжений у потребителей. Разработанные способы автоматического регулирования напряжения позволяют на основе действующего напряжения, согласно алгоритму, определять коэффициент регулирования напряжения и на его основании производить регулирование напряжения. Описан способ регулирования напряжения с введением задержки на время регулирования. Описанные способы позволяют повысить автоматизацию, энергоэффективность ЛЭП 0,38 кВ и сократить негативные моменты, связанные с отклонением напряжения, получив положительный экономический эффект.

Приведены результаты исследований взаимосвязей главных компонент ортогонального разложения, выполняемого по методу главных компонент, с формой исследуемых суточных графиков электрической нагрузки на примере максимальных нагрузок Северной части энергосистемы Республики Таджикистан. Показано, что характер взаимосвязей зависит от вида матрицы исходных данных (центрированная или нецентрированная). Для нецентрированных суточных графиков мощности первая компонента связана с величиной среднего за сутки значения графика нагрузки, а вторая и третья компоненты – с ординатами на отдельных временных интервалах максимальных суточных графиков энергосистемы (утренний и вечерний максимумы, дневные и ночные часы). Для центрированных данных определяющими являются взаимосвязи с ординатами суточного графика для первой и второй компонент и в меньшей степени для третьей компоненты. Выявленные закономерности могут использоваться для повышения точности долгосрочного прогнозирования максимальных нагрузок энергосистемы

Исследован новый метод измерения интегральных характеристик по мгновенным значениям гармонических сигналов, основанный на формировании дополнительного сигнала напряжения с последующей коррекцией его мгновенных значений. Приведены результаты анализа влияния квантования мгновенных значений на погрешность измерения параметров сигналов

Рассмотрена аппроксимационная модель сигнала в измерительной системе определения расхода нефти, а также регистрирующая в нефтяном потоке наличие частиц примесей с оценкой их размеров. Измерительная система содержит матрицу излучающих и приемных пьезоэлементов, позволяющих с использованием системы ультразвуковых лучей сканировать все сечение трубопровода

Исследован новый метод измерения интегральных характеристик по мгновенным значениям ортогональных составляющих гармонических сигналов. Метод основан на формировании ортогональной составляющей напряжения и разделении мгновенных значений сигналов во времени. Метод позволяет начинать процесс измерения в произвольный момент времени. Приведены результаты анализа погрешностей измерения параметров сигналов, обусловленных неидеальностью фазосдвигающего блока, осуществляющего формирование сигнала напряжения, сдвинутого относительно входного на 90

Методические указания содержат описание выполнения лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированный электропривод рабочих машин и технологических установок» на стенде ПАиЭП-СК, раздел «Электрический привод».

Методические указания содержат описание выполнения лабораторных работ по дисциплине «Автоматизированный электропривод рабочих машин и технологических установок» на стенде ПАиЭП-СК, раздел «Электрический привод».

Для повышения теплопроизводительности и оптимизации использования петротермальной энергии, извлекаемой по способу «труба в трубе», необходимо процесс извлечения данного вида энергии автоматизировать. Управление рассматриваемым технологическим процессом можно осуществить при помощи комплекса современного оборудования, а именно: вычислительного блока, датчиков, регуляторов. Так как потребители могут быть различными, будь то производственные или коммунальнобытовые, то и потребности в энергии у них различны, например отопление, горячее водоснабжение, вентиляция, холодоснабжение. Соответственно и регулирование должно ориентироваться на задаваемые параметры и быть количественным, качественным или количественно-качественным

Анализируется нетрадиционный метод повышения эффективности работ газовой турбины с помощью впрыска воды на входе компрессора, когда все капли воды становятся паром в процессе сжатия в компрессоре с регенератором. Работа была выполнена для двухвальной газовой турбины типа GТ-85-2-H. Распыление воды происходило в воздухозаборнике перед компрессором газотурбинной установки. Результаты экспериментальных исследований показывают, что впрыск пара уменьшает температуру на входе турбины T3 на 2,3 − 5,19 %.

Рассматриваются результаты применения метода декомпозиции временных рядов электропотребления и метеофакторов, основанного на ортогональных разложениях, с целью установления скрытых взаимосвязей между этими рядами. Для разложений применяются методы и алгоритмы ортогонального дискретного вейвлет-преобразования. В качестве вейвлета используется альтернативный алгоритм, основанный на избыточной версии ортогонального дискретного вейвлетпреобразования Хаара, с глубиной разложения, равной трем. Представлены результаты кратномасштабного анализа по установлению визуальной взаимосвязи между различными компонентами ортогонального дискретного вейвлет-разложения временных рядов электропотребления, а также естественной освещенности и температуры воздуха для операционной зоны Кубанского регионального диспетчерского управления

Рассматриваются электрическая схема замещения магнитодиэлектрического датчика тока и система уравнений, описывающая схему замещения, на основании которых получено выражение для мгновенных значений вторичного напряжения магнитодиэлектрического датчика тока

Рассмотрена целесообразность применения современных порошковых материалов при создании магнитопроводов датчиков тока в устройствах диагностики коммутационных элементов электроустановок, предложена оптимальная аппроксимирующая функция основной кривой намагничивания порошковых материалов (Iron Powder) марки Magnetics (США), рассмотрен ряд дополнительных ограничений, накладываемых на аппроксимирующие выражения, с целью достижения максимально возможного совпадения экспериментальной кривой и аппроксимирующей функции

Рассматриваются нестационарные режимы работы котлов ТЭС, в которых апериодические изменения температур одного элемента, вследствие неравномерности процесса горения твердого топлива, могут сопровождаться колебательными процессами изменения температуры другого элемента

Предмет. Проведен анализ тенденций развития мирового рынка авионики. Основной тенденцией является постоянное обновление продукции за счет перехода на интегрированную модульную авионику (ИМА), позволяющую проводить модернизацию на эксплуатируемых летательных аппаратах за умеренные цены и в короткие сроки. Второй тенденцией является оптимизация бизнес-модели компаний по показателю прибыльности. Показано, что мировые лидеры производства систем авионики имеют в основном конгломератную бизнес-модель и диверсифицируют свою деятельность за счет участия в международных военных и гражданских проектах. Оптимизация бизнес-модели обеспечивает устойчивость этих корпораций на высококонкурентном рынке авионики Цели. Повышение экономической эффективности деятельности российских производителей авионики и авиационного оборудования за счет использования опыта построения бизнесмоделей мировых лидеров и их стратегий в конкурентной борьбе. Методология. Сравнительный анализ деятельности ведущих зарубежных и российских компаний, занимающихся разработкой и производством систем авионики. Подведение итогов и выработка рекомендаций. Результаты. Анализ показал, что российские компании, работающие в области авионики, сделали лишь первый шаг на пути создания конкурентоспособных на мировом уровне организаций, а именно – процедуру собирания активов. Следующими шагами должны стать снижение зависимости от гособоронзаказа путем развития гражданских секторов электроники, повышение инновационности продуктов компаний (выход на мировые рынки) и диверсификация для повышения экономической устойчивости компаний. Выводы. В условиях усиления конкуренции на мировом рынке авионики возможны альтернативные варианты бизнес-модели производства авионики в России, увеличение количества фирм-производителей (в том числе за счет создания сегментов авионики в смежных отраслях), развитие внутренней конкуренции в стране.

Многоуровневые преобразователи находят свое применение во многих областях электроэнергетики и электротехники. При этом качество преобразования электрической энергии в данных преобразователях во многом зависит от способа реализации широтноимпульсной модуляции (ШИМ) – скалярной или векторной. Выбор способа ШИМ во многом основывается на субъективных оценках разработчиков. В этой связи возникает необходимость проведения формального анализа и выявления взаимосвязи между скалярной и векторной ШИМ. Можно отметить, что данной задаче посвящены работы отечественных и зарубежных авторов, однако они направлены на исследование ШИМ для трехфазных многоуровневых схем. Отмечая актуальность применения однофазных многоуровневых преобразователей, авторы ставят перед собой цель – выявление взаимосвязи скалярной и векторной ШИМ в однофазных многоуровневых полупроводниковых преобразователях с фиксирующими диодами. В представленной работе проводится сопоставительный анализ и выявляется взаимосвязь между скалярной и векторной ШИМ для однофазных многоуровневых преобразователей с фиксирующими диодами. Определяются критерии данной взаимосвязи. Для подтверждения результатов был проведен синтез напряжений для фазных стоек однофазного трехуровневого преобразователя для скалярной и векторной ШИМ соответственно. Синтез проводился с использованием программного обеспечения Mathcad и выявленных критериев взаимосвязи. Полученные при этом результаты показали полное соответствие двух видов ШИМ.

Данная работа посвящена сравнению способов баланса напряжений на конденсаторах в однофазном трехуровневом полупроводниковом преобразователе с фиксирующими диодами при реализации различных видов широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Представлены результаты проведенного в программно-аппаратном комплексе RTDS исследования влияния внешних и внутренних возмущений на работу синхронного генератора. В качестве возмущений использована периодически изменяющаяся нагрузка. Для тестовых схем были взяты схемы энергосистем, соответствующие стандарту организации ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.160.20.001–2012 «Требования к системам возбуждения и автоматическим регуляторам возбуждения сильного действия синхронных генераторов».

Исследования многих авторов показывают заметное снижение перенапряжений при неустойчивых однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) для режима резистивного заземления нейтрали сетей 6-35 кВ. Имеется эффективный способ перевода любого вида 033 в устойчивое металлическое ОЗЗ путем шунтирования поврежденной фазы сети. Целью работы является аналитическое описание переходного процесса однократного металлического ОЗЗ в сети 35 кВ с резистивным заземлением нейтрали. Анализ переходного процесса классическим методом проведен при следующих допущениях: емкости фаз линии равны нулю; режимные и конструктивные параметры электрической сети по фазам симметричны; параметры переходного процесса определяются индуктивными сопротивлениями обмоток силового трансформатора, проводов линии и емкостными проводимостями фаз линии относительно земли. На основе составленной Т-образной схемы замещения линии 35 кВ с резистивным заземлением нейтрали получена эквивалентная схема замещения емкостных проводимостей фаз линии на землю и получены аналитические выражения начальных условий до переходного процесса. Приведена схема замещения для исследования переходного процесса напряжения отстающей фазы В при замыкании на землю фазы А и на основании уравнений Кирхгофа получено дифференциальное уравнение третьего порядка. Определены корни характеристического уравнения, получены аналитические выражения для принужденной и свободной составляющих переходного процесса напряжения отстающей фазы В при замыкании фазы А на землю. На основе полученных выражений исследована форма кривой напряжения переходного процесса фазы В при замыкании на землю фазы А для параметров реальной линии 35 кВ длиной 30 км, выполненной проводом марки АС-70. Приведены результаты исследования переходного процесса для разных моментов ОЗЗ и разных значений сопротивления заземляющего резистора. Сделаны выводы об эффективности применения классического метода для анализа переходного процесса металлического ОЗЗ в сети с резистивным заземлением нейтрали и влиянии величины сопротивления заземляющего резистора на параметры переходного процесса ОЗЗ.

Целью исследования является совершенствование методики расчета потерь мощности в воздушных линиях 10 кВ. Существующие методики из-за недостатка достоверной информации о загрузке силовых трансформаторов подстанций используют расчетный максимум или одинаковый коэффициент загрузки для всех трансформаторов. Разработана методика оценки диапазона величины потерь мощности, которая учитывает то, что одна и та же мощность головного участка воздушной линии 10 кВ может создаваться различными сочетаниями нагрузок трансформаторных подстанций (ТП), подключенных к линии. Исходными данными являются: конфигурация сети и параметры схем замещения линии 10 кВ и силовых трансформаторов; ток и напряжение головного участка линии; средний коэффициент мощности для каждой ТП. По данной методике была рассчитана ВЛ-10 кВ, выполненная проводом АС-35, к которой подключены 10 подстанций 10/0,4 кВ. Рассчитаны потери мощности для 510 комбинаций значений коэффициента загрузки трансформаторов (диапазон изменений – 0,6-1,0 с шагом 0,1). Из полученного расчетного диапазона выбирались минимальное и максимальное значения. Если на головном участке данной линии полная мощность равна 1213,56 кВА, то величина потерь активной мощности лежит в интервале от 61,4 до 81,9 кВт. Также для данной линии исследовано влияние распределения нагрузки на величину и разброс потерь. В одном случае мощность первых пяти ТП полагалась 250 кВА, остальных – 100 кВА, в другом – наоборот. Можно сделать вывод, что чем ближе центр нагрузки к головному участку, тем больше интервал возможных значений потерь мощности.

Изложены положения по проектированию, моделированию и исследованию аппаратов магнитной обработки воды. Рассмотрены способы водоподготовки в котельных, конструкции аппаратов. Приведены методы расчета магнитных полей.

Изложены основные принципы построения асинхронных частотно- регулируемых электроприводов. Проведен анализ технического уровня современных асинхронных двигателей и преобразователей частоты. Рассмотрены принципы построения математических моделей трехфазных асинхронных двигателей с позиций теории обобщенной электрической машины. Приведены результаты анализа системных свойств разомкнутого электропривода с силовым полупроводниковым преобразователем и асинхронным двигателем, таких как управляемость, наблюдаемость и чувствительность. Даны рекомендации по использованию полученных результатов в системах частотно-регулируемого электропривода с асинхронными двигателями.

Пособие включает варианты графического представления и фотографий дефектов сварных соединений, микроструктуры дефектов основного металла оборудования опасных производственных объектов. Приведена информация о причинах образования дефектов, путях их предотвращения и способах устранения. Данная работа развивает разделы «Дефекты сварных соединений», «Дефекты поверхности основного металла» Инструкции по визуальному и измерительному контролю РД 03-606-03.

В учебном пособии рассмотрены средства измерений электрических величин с позиции проектирования аналоговых измерительных устройств; теоретические вопросы структурных схем, расчеты их статических и динамических погрешностей. Широко представлены аналоговые электронные преобразователи и приборы. Кратко изложены вопросы проектирования приборов сравнения: мосты, компенсаторы. Приведены примеры контрольных заданий и их решения, расчета электронных схем приборов, проектирование основных преобразователей.

Во второй части пособия изложены теоретические основы регулирования частоты и активной мощности. Уделено внимание техническим устройствам, предназначенным для управления режимом энергосистемы по частоте и активной мощности, напряжению и реактивной мощности. Рассмотрены также принципы выполнения противоаварийной автоматики в энергосистемах.

В первой части пособия рассматриваются теоретические основы выполнения систем автоматического управления, регулирования напряжения и реактивной мощности, схемы и принципы действия автоматических систем регулирования возбуждения синхронных машин.

Рассмотрены принципы построения многофункционального аппаратно-программного комплекса для измерения параметров двухполюсных электрических цепей с использованием алгоритмов анализа переходного процесса в измерительной схеме при воздействии на нее несинусоидального напряжения. Предложены методики оценки составляющих погрешности определения параметров исследуемой цепи.

В настоящее время отмечена тенденция роста производственной деятельности металлургической, химической и других отраслей промышленности. Вместе с этим, как следствие, отмечен рост потребления электрической энергии с низкими показателями качества, т. е. наблюдается потребление неактивной мощности, в том числе мощности искажений. В этой связи становится актуальной задача разработки статических компенсаторов неактивной мощности – СТАТКОМ. Разработка любой системы преобразования энергии требует детального анализа электромагнитных процессов, что, в свою очередь, влечет за собой разработку математического описания этих процессов и создание математических моделей. В данной работе предлагается к рассмотрению анализ электромагнитных процессов в СТАТКОМе на базе многоуровневых преобразователей, соединенных в параллель. Представлена математическая модель для анализа электромагнитных процессов в полупроводниковом преобразователе на базе параллельного соединения многоуровневых модулей посредством уравнительных реакторов и общего звена постоянного тока. Проведен краткий анализ качества выходного напряжения и уравнительных токов в преобразователях. Анализ проведен для несимметричного способа ШИМ с фазовым сдвигом опорных сигналов. Показано влияние количества преобразователей на качество преобразования электрической энергии в статическом компенсаторе. Результаты анализа подтверждены компьютерным моделированием.

Рассмотрены технология, аппаратно-программное и методическое обеспечение автоматизированного лабораторного практикума по экспериментальному исследованию электрических цепей с удаленным многопользовательским доступом к объектам исследования и средствам измерения и моделированию их на ПЭВМ с помощью системы автоматизированного проектирования Altium Designer 6. Практикум включает 13 лабораторных работ по исследованию цепей первого и второго порядка, избирательных (резонансных) цепей и различных электрических фильтров.

В учебном пособии изложены вопросы расчета систем автоматизированного электропривода. Рассмотрены тиристорный и транзисторный электропривод постоянного тока, а также транзисторный асинхронный электропривод переменного тока. Даны методики выбора параметров регуляторов. Рассмотрены вопросы моделирования систем электропривода.

В пособии излагаются основы функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) на тепловых электрических станциях. Обозначены цели функционирования верхнего общестанционного и блочного уровней АСУ ТП. Изложены и поясняются основные принципы управления тепломеханическим оборудованием энергоблоков, порядок взаимодействия функциональных групп тепломеханического оборудования в рабочих и аварийных режимах. Рассматриваются особенности АСУ ТП энергоблока, выполненной на базе современных программно-технических средств. Отдельное внимание уделено организационным вопросам эксплуатации АСУ ТП тепловых электростанций.

Рассмотрены основы теории автоматического регулирования линейных систем: основные понятия и принципы управления, математическое описание систем регулирования, устойчивость и качество систем регулирования. Изложены физические основы регулирования напряжения и реактивной мощности, частоты и активной мощности. Показано получение линеаризованных уравнений и структурной схемы простой регулируемой электрической системы. Приведено описание систем регулирования возбуждения и скорости вращения синхронных машин. Рассмотрены модели систем возбуждения, регу¬ляторов возбуждения, системных стабилизаторов и регулятора скорости вра¬щения гидрогенератора. Изложены начальные шаги по использованию Simulink для моделирования динамических систем. Учебное пособие отвечает требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по подготовке бакалавров и магистрантов направления 140400 - «Электротехника и электроэнергетика». Пособие может быть полезно для аспирантов электроэнергетических специальностей.

Анализ и исследование полупроводниковых материалов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)