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

Настоящая книга является второй частью очерков, продолжающей публикацию серии статей по истории теплоэнергетики. В 1895 году в Санкт-Петербурге на 12-й линии Васильевского острова вышла на полную мощность центральная электростанция инженера Смирнова Н.В. мощностью 800 кВт, переменным напряжением 2000 В. В 2020 г. исполняется 125 лет этому знаменательному событию. Несмотря на конкуренцию в лице фирм К.Ф. Сименса и ряда известных электро-техников станция инженера Смирнова зарекомендовала себя как одна из самых эффективных и успешных станций своего времени. История ее создания, технические особенности оборудования, ее систем, характеристики экономичности, состав участников строительства представляют безусловный интерес до сих пор. Все этим темам и посвящена настоящая книга.

В Императорских театрах Санкт-Петербурга и Москвы в конце 19 века в короткий период появилось электрическое освещение. История его создания очень индивидуальна для разных театров и сегодня практически забыта. В книге делается попытка воссоздать ее заново на основе архивных документов, диссертации Сенченко Я.И., публикаций 19 века. Уделяется внимание различным проектам, включая нереализованные, а также их исполнителям и историческому фону, на котором происходили описываемые события.

В монографии представлены материалы анализа определения технического состояния железобетонных порталов и стоек открытого распределительного устройства 110 кВ, как визуальными, так и инструментальными методами обследования. Осуществлена выработка предложений и рекомендаций по восстановлению рабочих параметров железобетонных порталов и стоек открытого распределительного устройства подстанции при их ремонте и реконструкции.

В монографии представлены материалы анализа основных аспектов применения современных микропроцессорных устройств в электроэнергетике. Представлены основные параметры как традиционных микропроцессорных устройств РЗА, 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, так и нового поколения устройств, предназначенных для работы в составе цифровых подстанций.

В пособии приведена краткая хронология становления и развития светотехники и источников света. Даны характеристики оптических излучений, закономерности их действия на приемники и преобразования в приемниках в технологические виды энергии. Рассмотрены принципы действия, конструктивное исполнение и основные характеристики электрических источников оптического излучения. Изложены методы расчета и проектирования различных осветительных и облучательных установок. Приведены сведения о построении и методы расчета электрической части осветительных и облучательных установок.

Информационно-аналитический журнал «Энергохозяйство за рубежом» не только расширит ваши знания о мировом энергохозяйстве, но и поможет более плодотворно сотрудничать с зарубежными партнерами, грамотно и обоснованно строить взаимоотношения с ними. В журнале «Энергохозяйство за рубежом» публикуются обзоры энергохозяйства стран мира, базирующиеся на анализе общеэкономического положения, показателях экономического развития и внешнеэкономических связях страны. Из каждого номера вы узнаете о состоянии экономики одной из стран мира; о наличии топливно-энергетических ресурсов, их производстве и потреблении; о современном состоянии электроэнергетики (установленная мощность электростанций и их распределение по регионам страны, динамика производства электроэнергии по типам электростанций, развитие энергосистем, экспорт и импорт электроэнергии, перспективы развития). Кроме этого, в журнале представлены материалы об энергосистемах, строящихся на современном техническом уровне, информация о новых технологиях, об отдельных энергетических объектах, представляющих интерес по своим высоким технико-экономическим показателям, новизне компоновки и др., любопытные факты.

В учебном пособии изложены теоретические основы расчетов токов коротких замыканий в электроэнергетических системах, приведены практические примеры расчетов токов коротких замыканий и задания для самостоятельного выполнения.

Приведены материалы для освоения методов измерения и обработки полученных информационных параметров сельсинов. Особое внимание уделено изучению основных характеристик сельсинов и получению навыков применения методов обработки экспериментальных данных.

Книга посвящена одному из видов электрических приводов — частотно-управляемому с асинхронными электродвигателями, наиболее сложному и широко распространенному в современной технике. Рассмотрены проблемы теории и практики частотного управления асинхронными электродвигателями. Подробно изложены вопросы расчета статических характеристик, проанализированы режимы работы и управления частотно-управляемыми приводами. Теория работы частотно-управляемого привода рассмотрена применительно ко всем возможным приложениям, а особенности его работы, основные примеры и расчеты — к тяговому приводу. Предполагается знание читателем основ теории электротехники, электрических машин, преобразовательной техники, электроприводов и автоматического управления.

Представлена методика оценки показателей надежности электромагнитных электрорадиоэлементов с учетом их конструктивного исполнения, технологии изготовления и изменения характеристик материалов в условиях эксплуатации. Показано, что в процессе длительной эксплуатации сопротивление электрической изоляции существенно изменяется, и это приводит к снижению надежности аппаратуры. Рассмотрены причины отказов электромагнитных компонентов (магнитопроводов, обмоток, ферритовых материалов), приведены результаты исследования их надежности.

Кратко изложены основы теории современного автоматизированного электропривода. Рассмотрены принципы построения и составные части электроприводов, их характеристики в статических и динамических режимах работы с двигателями постоянного и переменного тока, а также основные принципы управления и проектирования.

Представлены четыре лабораторные работы по дисциплине «Учебно-технологический практикум».

Представлены семь лабораторных работ. Даны краткие теоретические сведения, подробно описаны порядок выполнения лабораторных работ и требования к содержанию отчета о работе. Приведены контрольные вопросы для закрепления полученных знаний.

Рассмотрены характеристики объектов теплоэнергетики как источников образования отходов, описаны условия их сбора и размещения. Приведена классификация отходов. Представлен алгоритм выполнения практических работ по определению нормативов образования отходов с использованием компьютерной программы «Отходы котельных» из программного комплекса «Интеграл».

Издание предназначено для самостоятельного разбора студентами дисциплины «Экология ядерной энергетики». Рассмотрены основные пути поступления в водоем-охладитель радионуклидов, образующихся при эксплуатации АЭС. Изложены механизмы миграции и накопления радионуклидов в отдельных компонентах водоема-охладителя. Приведены математические модели, описывающие эти процессы и позволяющие оценить удельные значения активности радионуклидов в воде, гидробионтах, водной растительности, донных отложениях. Данные по содержанию радионуклидов (уровням активности) в указанных компонентах необходимы для расчета дозовых нагрузок внешнего и внутреннего облучения населения в регионе размещения АЭС. Представленные расчетные методики будут полезны студентам при выполнении разделов дипломных проектов, посвященных обоснованию экологической безопасности АЭС.

Представлены основные сведения о преобразователях различных физических величин. Рассмотрены характеристики электрического, магнитного, электромагнитного и теплового полей; физические эффекты, проявляющиеся в этих полях; принципы работы различных измерительных преобразователей.

Рассмотрены общие структуры построения автоматизированных систем и их ключевых узлов на предприятиях. Приведены принципы работы тнформационных систем в промышленности и энергетике. Особое внимание уделено протоколам передачи и современным средствам получения информации в энергосистемах, функционированию технических средств сбора, передачи и отображения оперативно-диспетчерской информации, а также внедрению цифровых технологий в электроэнергетике.

В учебном пособии рассматриваются общие требования электробезопасности, технические средства защиты от воздействия электрического тока, организационные мероприятия по безопасности работ в действующих электроустановках.

Рассмотрена задача выбора оборудования электрических подстанций, включая выбор коммутационного оборудования, силовых трансформаторов, кабельных линий. Приведены варианты исходных данных для проектирования и примеры расчета.

Учебное пособие посвящено актуальным вопросам повышения уровня безопасности при диагностике высоковольтных вакуумных выключателей в ходе эксплуатации электроустановок с напряжением выше 1000 В.

Рассмотрены вопросы, связанные с рационализацией электропотребления и энергосбережением на промышленном предприятии, а также методы расчета электропотребления на оптовом рынке электроэнергии и мощности.

Рассмотрены современные физико-химические, ионно-обменные, термические, мембранные методы очистки воды как для теплоэнергетического оборудования низкого, высокого давления котельных и ТЭС, так и для тепловых сетей, сточных вод. Описаны устройства, принципы, способы расчетов и оптимизация некоторых процессов, происходящих при подготовке воды для энергетических котлоагрегатов и тепловых сетей. Освещены внутренние физико-химические процессы и методы борьбы с отложениями, коррозией основного теплоэнергетического (котлов, турбин и т. д.) и вспомогательного оборудования ТЭС, котельных и тепловых сетей.

Учебное пособие содержит теоретический материал по проектированию конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Приведены этапы выполнения курсовой работы. Даны рекомендации по оформлению расчетно-пояснительной записки и сборочного чертежа.

В монографии предложен системный подход и выработана концепция к анализу пространственного распределения трехмерных электромагнитных полей, приведены примеры расчета магнитных полей катушек с током, силовых взаимодействий в электроимпульсных системах, синхронных генераторах с высококоэрцитивными постоянными магнитами.

Представлены теоретические сведения об электроэнергетическом оборудовании: описание, технические характеристики, конструктивные особенности. Даны рекомендации по выполнению практических работ, вопросы для самоподготовки и контроля знаний.

В пособии изложена актуальная техническая информация об электрооборудовании установок электроцентробежных насосов для добычи нефти. Описан перспективный способ повышения энергетической эффективности электротехнического комплекса для добычи нефти за счет использования внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности.

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 принципы построения редукторного привода машин с учетом современных направлений его развития. Приведены характеристики новых и модернизированных российских и зарубежных серийных электродвигателей, редукторов, мотор-редукторов, вариаторов, открытых передач и муфт с высокими нагрузочными параметрами. Пособие сопровождается иллюстрациями и таблицами в основном тексте и приложениях.

В монографии изложены принципы построения и алгоритмы управления нового класса энергоэффективных устройств и систем силовой электроники на основе резонансных структур с переключаемыми конденсаторами. Снижение их массы и объема объясняется более чем на два порядка лучшими удельными энергетическими показателями современных многослойных керамических конденсаторов по сравнению с аналогичными показателями трансформаторов и дросселей. Предложенная концепция их совершенствования, обеспечивающая дополнительное улучшение энергетических и массогабаритных показателей, базируется на фундаментальных принципах временнóй и пространственной симметрии. Проведен детальный анализ электрических процессов, протекающих в силовой цепи, разработанных устройств и систем, позволяющий осуществить инженерный расчет и оптимизацию параметров их реактивных элементов.

Рассмотрены способы повышения энергоэффективности и снижения потерь электрической и тепловой энергии, а также энергосберегающие режимы работы оборудования.

Учебное пособие представляет собой набор задач по энергосбережению и повышению энергетической эффективности систем электроснабжения, потребителей и электроприемников. Для каждой задачи дано теоретическое введение, позволяющее студенту полнее понять задачу и принять наиболее рациональное ее решение. Все задачи сформированы на основе кейс-технологии обучения. С этой целью студентам предлагаются задачи, характерные для реальной инженерной практики в области энергетики. Постановки задач предполагают необходимость для студента не только знания расчетных выражений и понимания физического смысла решаемых задач, но и обоснования принимаемых им решений. Каждый студент получает индивидуальные исходные данные в соответствии с заданным ему вариантом.

Изложены режимные свойства и режимные задачи электростанций и энергосистем. Показана их важность для составления энергетических балансов мощности и электроэнергии. Специальное внимание уделено взаимосвязи энергетических балансов и коммерческих задач электроэнергетического рынка. Приведены принципы и методы оптимизации энергетических режимов.

Энергетические балансы мощности и выработки электроэнергии играют большую роль в управлении режимами электроэнергетических систем. Такие балансы необходимо составлять на всех стадиях планирования режимов. В настоящем пособии рассмотрено только оперативное планирование (на сутки вперед), которое лежит в основе работы электрических станций, электрических сетей и обеспечения потребителей электроэнергией. Учебное пособие дает алгоритм решения задачи планирования от прогнозирования графика нагрузки до принятия решений по управлению режимом при влиянии случайных факторов. Для более полного усвоения темы и закрепления знаний студенты выполняют расчетно-графическую работу «Составление балансов мощности и выработки электроэнергии в электроэнергетической системе». В связи с этим в тексте даны теоретические пояснения и методика расчетов оперативных балансов для энергосистемы c разными типами электростанций.

Учебное пособие содержит описание математических моделей элементов электрических систем и сетей, которые используются в расчетах установившихся режимов по специализированным программно-вычислительным комплексам. Рассматриваются вопросы подготовки данных и анализа результатов расчета установившихся режимов. Приводятся теоретические материалы и задания для практических расчетов в задачах определения области допустимых режимов и регулирования напряжения электрических сетей, повышения пропускной способности электропередачи, повышения качества электрической энергии и снижения потерь мощности.

Изложены теоретические основы электрофизических процессов, возникающих в электрических установках высокого напряжения, подкрепленные практическими работами.

Учебное пособие в краткой форме поясняет основные понятия электротехнического и конструкционного материаловедения, дает определения основным тепловым, электрическим и механическим параметрам материалов, описывает основные классы материалов, применяемых в электроэнергетике и электротехнике. В пособии также приводятся числовые характеристики свойств различных материалов, рассматриваются вопросы их долговечности. Форма изложения позволяет продуктивно готовиться к зачету по курсу и вспомнить основные понятия, изученные ранее в курсах физики и химии.

Цель учебного пособия – формирование иноязычной коммуникативной компетенции для решения задач межличностного взаимодействия в сфере общепрофессионального общения. Учебное пособие состоит из шести разделов: 1. History of electrical drive development, 2. Electrical drive design, 3. Materials, 4. Lubrication, 5. Typical electrical drive failures, 6. Earthing и текстов для дополнительного чтения. Каждый раздел пособия содержит тематические текстовые материалы и разработанный к ним комплекс заданий, нацеленный на развитие языковых, речевых и коммуникативных умений и навыков. Изучение тематического материала завершается выполнением заданий творческого характера в устной и письменной форме. Учебное пособие может использоваться как в аудиторном режиме работы, так и в самостоятельной работе обучающихся.

Приводится краткое изложение принципов действия, порядок и примеры расчета устройств электропитания: трансформаторов, неуправляемых выпрямителей, сглаживающих фильтров, стабилизаторов и инверторов напряжения, а также токораспределительной сети постоянного тока и требования к выбору типового промышленного оборудования систем электропитания. Рассмотрены примеры решения задач по всем разделам учебного курса и комплекс тестовых заданий с ответами.

Рассматриваются различные подходы в вопросах анализа электромеханических процессов в движущихся элементах электромеханики. Особое внимание уделяется вопросам энергопреобразования и определения электромагнитных сил в динамических режимах работы электромеханических устройств с постоянной и переменной индуктивностью.

Настоящее учебно-методическое пособие является девятым продолжением запланированной серии учебно-методических пособий для практических занятий по курсу «Электромагнитная совместимость устройств силовой электроники», предназначенных для магистрантов и бакалавров специальности «Промышленная электроника». Во-первых, оно является учебным пособием, дополняя учебник «Основы силовой электроники», по одному важному новому подклассу старейшего класса выпрямительных устройств, а именно транзисторным трехфазным выпрямителям, управляемым в полном диапазоне регулирования выпрямленного напряжения, с улучшенной электромагнитной совместимостью за счет формирования практически синусоидального входного тока, фактически синфазного с питающим напряжением. Во-вторых, данное руководство используется и как методическое пособие для практических занятий по курсу ЭМС устройств силовой электроники применительно к анализу указанных новых устройств.

Изложены метод и порядок проектирования электрических аппаратов постоянного тока низкого напряжения, особенности конструктивных форм, определение основных размеров и параметров, общие вопросы проектирования частей токоведущего контура, механизмов аппаратов и электромагнитов, конструктивная разработка аппаратов. Справочный материал пособия ориентирован на выполнение курсового проектирования и расчетно-графической работы.

Приведены основные сведения об электроустановках, дана краткая характеристика всех типов электростанций. Изложены вопросы выбора генераторов, трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, линий нагрузки и связи с энергосистемой, сборных шин и ошиновок при проектировании тепловых электростанций. Большое внимание уделено особенностям конструкции и режимам работы автотрансформаторов. Рассмотрена методика расчета токов коротких замыканий и отдельных их составляющих для выбора и проверки электрооборудования. Представлены наиболее распространенные электрические схемы распределительных устройств, указаны их области применения и основные свойства. Приведены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений электрооборудования, даны указания по составлению на их основе полной принципиальной электрической схемы электростанции. Отдельный раздел посвящен примерам решения задач, закрепляющих практические навыки по разработке структурных схем электростанций и выбору электрооборудования.

Представлены основные положения дифференциально-эксергетического подхода к термодинамическому анализу процессов в энергоблоках ТЭЦ. Разработаны методы расчета, анализа и оптимизации режимов работы ТЭЦ. На основе разработанных программно-вычислительных комплексов проведены серии расчетов по анализу работы Улан-Баторской ТЭЦ-4 и Новосибирской ТЭЦ-5. Проведены расчеты по оптимизации режимов Новосибирской ТЭЦ-2 и Бийской ТЭЦ. Выполнен анализ расчетов и сформулированы выводы.

Рассмотрены основные принципы построения функциональных элементов аналоговой части устройств релейной защиты и автоматики, выполненных на базе операционных усилителей. Для анализа работы операционных схем использовано понятие идеального операционного усилителя, что позволило в достаточно простой форме представить работу изучаемых устройств.

В монографии изложена теория дальних электропередач как элемента энергосистемы. Рассмотрена структура, основные технические параметры, физико-технические вопросы дальних электропередач, их функционирование в составе энергообъединения, включая вопросы устойчивости и перенапряжений.

Конспект лекций содержит теоретические материалы двух тем по эксплуатации и проектированию электрических сетей энергосистем и систем электроснабжения предприятий по дисциплине «Учет и контроль электроэнергии». Рассматриваются общие принципы и правила учета электроэнергии в энергосистемах и у потребителей на оптовом и розничном рынке электроэнергии, а также вопросы контроля и анализа качества и управления качеством электроэнергии. Приводятся определения мощности в электрических сетях, необходимые для анализа и управления качеством электрической энергии.

Пособие является второй частью курса «Силовая электроника». Рассмотрены принципы построения и расчета силовых преобразователей электрической энергии. Предназначено для студентов направлений 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» всех форм обучения, а также может быть рекомендовано для студентов других технических направлений подготовки.

Работа подготовлена кафедрой тепловых электрических станций и утверждена Редакционно-издательским советом университета в качестве учебно-методического пособия для студентов-заочников направления 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль «Производство тепловой и электрической энергии».

В пособии в краткой форме изложены теоретические основы внутренних и грозовых перенапряжений, воздействующих на электроустановки высоких напряжений. Наряду с теоретической частью приводится описание лабораторных работ по технике высоких напряжений. Рассмотрены различные режимы заземления нейтрали электрических сетей среднего и высокого напряжения, технические мероприятия и средства по защите электроустановок от перенапряжений различного происхождения, основные виды внутренней и внешней изоляции.

Рассматривается новое поколение структурированных каталитических систем на основе стекловолокнистых катализаторов, отличающихся необычной геометрической структурой и высокой механической гибкостью, что открывает путь к разработке принципиально новых конструкций каталитических реакторов на их основе. Обсуждаются вопросы синтеза стекловолокнистых катализаторов, конструкций каталитических картриджей на их основе, описаны исследования их гидравлических и массообменных свойств. Приводятся примеры эффективного практического применения таких катализаторов и процессов на их основе для целей очистки отходящих газов от токсичных органических примесей и диоксида серы, кондиционирования дымовых газов ТЭЦ для снижения золопылевых выбросов, экологически чистого производства электрической и тепловой энергии.