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

В учебном пособии рассмотрены вопросы проектирования асинхронных машин на примере расчета машин серии 4А. Представленная методика расчета содержит все основные разделы проектирования от выбора главных размеров до расчета рабочих характеристик. Однако особое внимание уделяется электромагнитному расчету асинхронного двигателя.

Приведены задачи по расчету релейной защиты наиболее распространенных элементов энергосистем. Эти задачи в течение нескольких лет использовались на практических занятиях по дисциплине «Релейная защита и автоматика» для студентов, обучающихся по направлению «Электроэнергетика и электротехника». Примеры, приведенные в пособии, будут полезны при выполнении лабораторных и расчетно-графических работ указанного курса. Все расчеты снабжены пояснениями, которые помогут студентам в усвоении изучаемого материала. Настоящее пособие будет особенно полезно студентам заочной формы обучения.

Рассматриваются методы искусственного интеллекта в задачах управления и оптимизации режимов электрических интеллектуальных сетей (Smart Grid) с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии. Введены и обоснованы понятия генерирующих потребителей (холонов) и иерархической структуры в виде холархии для сетей с двусторонним потоком энергии и информации. Применены различные алгоритмы роевого интеллекта и их сравнительный анализ с методом градиентного спуска. Рассмотрены принципы Q-обучения с подкреплением.

Рассмотрены возможности применения методов искусственного интеллекта, вероятностно-статистических методов и экспертных оценок для технической диагностики электрооборудования электроэнергетических систем с учетом их текущего технического состояния, а также управление жизненным циклом и их остаточным эксплуатационным ресурсом.

В учебном пособии изложены методологические основы построения математических моделей, используемых при исследовании физических процессов, проектировании и управлении техническими объектами. Представлены математические модели, применяемые для описания процессов в однородных протяженных линиях электропередач. Основное внимание уделено математическим моделям и методам расчета установившихся режимов электроэнергетических систем.

Для развития всех сфер экономики необходимы электрическая энергия и тепловая энергия. Преобразователи энергии являются базовыми элементами в процессе производства определенного типа энергии или, другими словами, в процессе преобразования одного типа энергии в другой. В настоящем учебном пособии рассмотрены различные типы преобразователей энергии. Многообразие преобразователей связано с тем, что не всегда нужна энергия в том виде, в котором она есть в природе. Химическая энергия, запасенная в топливе, энергия падения воды, солнечная, ветровая, ядерная и другие виды энергии последовательно преобразовываются в тепловую, механическую и электрическую энергию. Описаны принципы действия как традиционных преобразователей энергии, так и наиболее перспективных.

Рассмотрены вопросы параллельной работы электрических систем. Дано описание некоторых крупных системных аварий. Отражены особенности протекания электромеханического переходного процесса в электроэнергетической системе. Разобраны угловые характеристики мощности генераторов, статические характеристики асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Изложены основные методы анализа устойчивости электроэнергетических систем. Рассмотрен асинхронный режим. Даны сведения по противоаварийной автоматике, применяемой в современных условиях. Приведены уравнения Парка–Горева, отмечено их место в расчете электромеханических переходных процессов синхронных и асинхронных машин. Рассмотрены вопросы самозапуска синхронных и асинхронных двигателей. Материал сопровождается примерами и контрольными вопросами.

Пособие знакомит студентов с особенностями дальних электропередач. Рассмотрены структура, основные технические параметры, физико-технические вопросы дальних электропередач, их функционирование в составе энергообъединения. Также уделено внимание вопросам сверхдальнего транспорта электроэнергии.

Настоящее пособие содержит теоретический материал и учебно-методические указания к лабораторным работам по курсу «Передающие электрические сети». Пособие адресовано магистрантам, обучающимся по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника», а также студентам старших курсов бакалавриата.

Рассматривается круг вопросов, связанных с изучением процессов электромеханического преобразования энергии на основе общих законов физики, электродинамики и аналитической механики. Единство анализа электрической и механической частей, связанных электромагнитным полем, обеспечивается за счет функций для кинетической и потенциальной энергий. Они, записанные через обобщенные координаты, содержат всю информацию о внутренних связях электромеханической системы, позволяя получить уравнения движения, либо на основе функций Лагранжа или Гамильтона. При этом оказывается, что они могут использоваться и при введении квазикоординат, дающих возможность избавиться от переменных коэффициентов в уравнениях движения вращающихся преобразователей энергии. В целом в результате такого подхода наглядно проявляется единство законов электродинамики с законами движения механических систем. Анализ многофазных электрических машин проведен на основе результирующих векторов, их роль подобна обобщенным переменным механической системы. Они, наглядно отражая природу явлений, позволяют уменьшить число переменных до минимума, дают возможность провести исследование режимов работы при неуравновешенной системе напряжений и различных значениях электрических параметров отдельных фаз, не прибегая к методу симметричных составляющих. Отдельно рассмотрены индукторные машины, работа которых основана на пространственных гармониках магнитного поля, возникающих благодаря переменной проводимости воздушного зазора, образованного открытыми пазами на поверхностях статора и ротора. Для закрепления каждый раздел книги сопровождается циклом задач.

Настоящее учебно-методическое пособие охватывает полный цикл практических работ, выполняемых студентами IV курса по «Основам силовой электроники». В пособии содержится описание аппаратного комплекса, включающего разного рода типы преобразователей и нагрузок. Студенты выполнят работы по мостовому инвертору тока, однофазному и трехфазному инвертору напряжения. Приводятся порядок выполнения экспериментов и необходимые формулы для обработки результатов. Кроме того студенты ознакомятся теоретически с матричными преобразователями частоты.

Данное учебно-методическое пособие по расчетно-графическому заданию является новой версией пособия, взамен ранее изданных нами, по дисциплине «Основы силовой электроники» и охватывает все основные этапы электротехнического проектирования электронного конвертора электрической энергии на примере проектирования тиристорного выпрямителя, включая формализованную методику выбора силовой схемы (этап структурного синтеза), расчет параметров элементов схемы (этап параметрического синтеза), расчет основных характеристик выпрямителя, определение структуры системы управления, оценку удельных технико-экономических показателей выпрямителя. Приведены краткие справочные данные по элементам силовой схемы для их выбора по результатам расчета.

Учебное пособие предназначено для изучения методов и принципов водно-энергетических расчетов оптимальных режимов работы гидроэлектростанции в составе электроэнергетической системы.

Описаны основные облачные технологии, применяемые в современном мире, даны их преимущества. Раскрыты вопросы по работе с облачными сервисами Google: документы, таблицы, презентации. Рассмотрена совместная работа с электронными документами. Освещены вопросы кодирования информации и принципы работы цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразователей. Дается алгебра логики и основы ее применения. Изложены основы работы в математическом пакете MathCAD, а именно дается описание: программы, работы с массивами и матрицами, решений дифференциальных уравнений. Главное преимущество данного учебного пособия – это адаптация курса «Информатика» к задачам электроэнергетики. После каждого раздела приведены задания для самостоятельной работы, для закрепления теоретического материала.

Рассматриваются общие подходы к формированию оптимизационных моделей для анализа свойств электроэнергетических систем. Основное внимание уделено оптимизационным моделям и методам исследования операций применительно к задачам планово-экономического анализа и оптимизации режимов электроэнергетических систем, а также использованию прикладного программного обеспечения при решении задач оптимизации режимов.

В учебном пособии изложены начальные сведения об однолинейных электрических схемах электроустановок, об элементах этих схем и о технических характеристиках элементов, указываемых на схемах. Приведен пример расчета потерь электроэнергии в линиях электропередачи с использованием указанных характеристик. В приложении даны основные сведения из Государственного стандарта России по правилам выполнения электрических схем а также Стандарта Федеральной сетевой компании «Правила оформления нормальных схем электрических соединений подстанций и графического отображения информации посредством ПТК и АСУ ТП». Учебное пособие может быть использовано для изучения курса «Введение в направление», а также при подготовке к изучению специальных курсов по электрическим станциям и электроэнергетическим системам.

Рассматриваются основные понятия и определения искусственных нейронных сетей, представлен обзор методов обучения нейронных сетей, где наибольшее внимание уделено многослойному персептрону. Показано применение традиционных и нейросетевых методов для прогнозирования электрической нагрузки и оценки потерь мощности в электрических сетях.

Рассмотрены основные понятия, определения и количественные показатели надежности. Приведена классификация отказов и причины повреждений в работе энергооборудования ТЭС. Подробно даны методические подходы к расчету надежностных показателей энергоблоков, к выбору резервов на ТЭС и в энергосистеме, к учету режимной надежности энергоблоков. Рассмотрены вопросы обеспечения надежности энергооборудования.

В учебно-методическом пособии рассматриваются теоретические и практические вопросы по различным методам измерения с использованием электроизмерительных и цифровых приборов.

В учебном пособии в краткой форме даны основные понятия электротехнического материаловедения, приведены определения тепловых, электрических и механических параметров материалов, дается оценка основных классов материалов, применяемых в электроэнергетике и электротехнике. В пособии также приводятся числовые характеристики 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.

В настоящем учебно-методическом пособии рассмотрен теоретический материал по отдельным видам устройств противоаварийной автоматики, а также даны указания к выполнению лабораторных работ и расчетно-графического задания, которые уже в течение нескольких лет выполнялись магистрантами кафедры электрических станций при изучении дисциплины «Противоаварийная автоматика». Приведенный пример расчета уставок автоматики АРОЛ, а также теоретическое описание других рассматриваемых устройств помогут студентам в усвоении изучаемого курса.

В книге собраны труды ученых, аспирантов и соискателей кафедры тепловых электрических станций Новосибирского государственного технического университета по энергетике, прошедшие широкую научную апробацию на мероприятиях разного уровня в России и за рубежом и получившие положительные отзывы в научной и профессиональной среде специалистов. В ней комплексно решаются технические, методические, оптимизационные, экологические задачи развития энергоблоков электростанций и энергоустановок.

Рассматриваются линейные и импульсные сетевые источники питания, а также линейные и импульсные стабилизаторы и преобразователи напряжения, в том числе твердотельные микросборки. Предлагаются методики расчета источников и стабилизаторов. Практическая часть пособия позволяет исследовать параметры источников питания экспериментальным способом.

Предлагаемое учебное пособие содержит методологическую основу структуры разработки электромеханических преобразователей энергии. Наибольшее внимание в учебном пособии уделяется основному блоку этой структуры – электромагнитному расчету. В пособии описаны ряд современных подходов, позволяющих студенту обосновать принимаемые конструктивно-технические решения. Пособие содержит рекомендации по оформлению и организационные вопросы при выполнении выпускной квалификационной работы.

Приведены результаты исследований, проведенных авторами монографии и посвященных развитию методов, моделей и методик при планировании режимов электроэнергетических систем, содержащих гидроэлектростанции.

Одной из основных задач данного пособия является знакомство с достижениями теории принятия решений и освоение практических приемов их использования, которые могут быть реализованы при создании различных технологических и информационных систем управления в энергетике, в частности в АСДУ (автоматизированной системе диспетчерского управления), где человеческий фактор является определяющим. В пособии изложены вопросы получения управленческих оценок при выборе и принятии решений. В работе рассматриваются различные шкалы оценок при выборе и принятии решений, процедуры и методы получения эвристической информации, а также организационные особенности проведения экспертизы, в основе которой лежат интерактивные процедуры. Большое внимание уделено получению и использованию в управлении энергетических объектов нечетких оценок, значительно повышающих эффективность управления. Изложение теоретического материала иллюстрируется примерами, а также сквозным расчетным заданием, охватывающим практически весь курс.

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.

One of the main tasks of the manual is to consolidate the theoretical material studied by the students in the first term of the Master Program. The manual also includes the issues of electromagnetic compatibility in electrical supply systems with the object under study – the interaction of the system «power supply network – consumer». It allows a student to better understand the physical processes running not only during the interaction of consumer power supply systems and power networks but also during the processes of consumerʼs interactions. The authors analyze the quality of consumer electrical power supply on the basis of the system operating conditions in accordance with STANDART 32144-2013.

В научно-техническом рецензируемом журнале Вести высших учебных заведений Черноземья публикуются статьи, содержащие наиболее существенные результаты научно-технических экспериментальных исследований, а также итоги работ проблемного характера по рубрике: Электроэнергетика.

В учебном пособии рассматриваются особенности структурного анализа динамики электромеханических систем с упругими связями и асинхронного двигателя как приводного компонента электромеханической системы.

Рассмотрены важнейшие проблемы и перспективы развития мирового природно-ресурсного потенциала, влияния его распределения на экономическую и энергетическую безопасность мира и России. Проанализированы важнейшие аспекты и направления повышения топливно-энергетической безопасности нашей страны.

Изложена методология проектирования автоматизированной системы технологического управления цифровыми подстанциями. Рассмотрены интеллектуальные энергоустановки, оборудование информационного взаимодействия, средства учета и контроля электроэнергии, информационные и управляющие системы, мероприятия по развитию и повышению надежности электросетевого комплекса.

Рассмотрены общие вопросы современной электроэнергетической системы, особенности выработки электроэнергии на традиционных и нетрадиционных электростанциях различных типов, дан анализ конструкций и принципов действия основного и вспомогательного электрооборудования станций и подстанций. Подробно описаны основные практические вопросы диагностики трансформаторного оборудования станций и подстанций. Изложены общие сведения по коммутационной и защитной аппаратуре высокого напряжения, приведена классификация аппаратов различного назначения, рассмотрены условия их работы и функционирования.

Рассмотрены основы теории, принципы построения и функционирования систем передачи и распределения электрической энергии, варианты расчета параметров рабочих режимов электрических сетей инженерными и численными методами. Приведены характеристики многорежимности и методы расчета потерь электроэнергии. Показаны принципы построения, оптимизации проектных решений, анализа эксплуатационных режимов и управления ими. Приведены упрощенная методика расчета режима системы электроснабжения городского района и алгоритм решения энергетических задач с подробными пояснениями.

Международный научно-технический журнал, отражающий фундаментальные направления физики, математики, других естественных и гуманитарных наук с междисциплинарных позиций СИНЕРГЕТИКИ и НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ. Включен в Перечень ВАК. Выходит с 2003 г.

Международный научно-технический журнал, отражающий вопросы разработки и проектирования информационно-измерительных и управляющих систем, создания средств и методов для измерения угловых, линейных и механических величин. Включен в Перечень ВАК. Издаётся с 2003 г.

Международный научно-технический журнал, публикующий статьи по технологии обзора Земли, дистанционному мониторингу околоземного и подземного пространства, прогнозированию природных катастроф, предупреждению пожарной опасности, наводнению, техногенным и конфликтным экологическим ситуациям, новым методам энергообеспечения, высокоточной пространственно-временной метрики, электронной памяти на молекулярном уровне; самоорганизующимся адаптивным и реконфигурируемым открытым системам, аэрокосмическим и радиоэлектронным технологиям. Включен в Перечень ВАК. Выходит с 2000 г.

Международный научно-технический журнал «Успехи современной радиоэлектроники» - единственный в России журнал, целиком состоящий из научно-технических обзоров по наиболее актуальным направлениям радиотехники и электроники. Задача журнала не только предоставить читателям научно-техническую информацию, но и ознакомить их со взглядами на многие научные проблемы ведущих специалистов России и других стран. Включен в Перечень ВАК. Выходит с 1947 г.

В учебно-методическом пособии последовательно раскрываются аспекты организации и технологии возведения зданий и сооружений тепловой и атомной энергетики. Рассматриваются вопросы разработки проекта организации строительства, проекта производства работ, строительных генеральных планов, осуществления календарно-сетевого планирования. Даны основные сведения по технологии выполнения строительно-монтажных и пусконаладочных работ при возведении объектов тепловой и атомной энергетики. Приводится описание необходимой структуры и содержания технологических карт производства работ, разрабатываемых для возведения энергетических объектов.

В учебно-методическом пособии изложены основы реализации методологии решения исследовательских задач, предложены инструменты и методы постановки и планирования эксперимента, моделирования опасных процессов и защиты от последствий на объектах тепловой и атомной энергетики, инструменты и методы статистической обработки результатов эксперимента, а также вопросы стандартизации и оценки безопасности строительства.

В научно-техническом рецензируемом журнале Вести высших учебных заведений Черноземья публикуются статьи, содержащие наиболее существенные результаты научно-технических экспериментальных исследований, а также итоги работ проблемного характера по рубрике: Электроэнергетика.

Тестовые задания содержат 10 вариантов, каждый из которых включает в себя четыре задачи, охватывающие основные положения следующих разделов дисциплины «Электрические измерения»: «Погрешности измерений», «Измерение тока и напряжения».

В методических указаниях рассмотрены режимы работы трехфазных двухобмоточных трансформаторов в рамках программы их приемо-сдаточных испытаний. Полученные параметры трансформаторов используются при расчете эксплуатационных режимов и при диагностировании возможных неисправностей. Представлена последовательность наладочных операций для подготовки трансформаторов к вклоченшо их на параллельную работу с общей нагрузкой.

Рассмотрены генератор постоянного тока при различных способах возбуждения и двигатель постоянного тока смешанного возбуждения. Представлена программа исследований, направленная на получение зависимостей, которые отражают эксплуатационные свойства этого класса электрических машин.

Методические указания содержат описание конструктивных особенностей электрических машин постоянного тока, их элементов и деталей, а также схемы подключения обмоток к питающей сети.

B учебном пособии изложены основные сведения об устройстве и принципе действия электродвигателей переменного и постоянного тока, двухзонном регулировании, методе эквивалентного момента.

Основными отличительными особенностями разработанной лабораторной электрогидравлической установки для обеззараживания воды в сравнении с известными являются параметры узлов конструкции и режим её работы. Для штатной работы установки требуется подобрать обоснованные расчётным методом параметры импульсного трансформатора и искрового разрядника. Лабораторная установка состоит из генератора импульсных напряжений, искрового разрядника, рабочего органа и контрольно-измерительной аппаратуры. Генератор импульсных напряжений предназначен для выработки напряжения, величины которого достаточно для пробоя формирующего и рабочего промежутков между электродами, за счёт чего некоторая часть энергии выделяется в канале искрового разрядника. Условиями номинального режима работы установки являются: минимальное потребление энергии формирующего и рабочего промежутков от накопительного устройства, надёжность работы и долговечность составных деталей и узлов. В соответствии с разработанной структурной схемой генератор импульсных напряжений состоит из источника питания, импульсного высоковольтного повышающего трансформатора (умножителя энергии) с выпрямителем высокого напряжения, собранным по двухполупериодной схеме, и ёмкостного накопительного устройства с сосредоточенными параметрами (конденсатора). Обоснованы такие параметры трансформатора, как число витков, средний диаметр, токи и напряжения первичной и вторичной обмоток, а также такие параметры искрового разрядника, как удельное и полное действие к моменту времени импульсного тока, переносимый этим током заряд и материал электродов. Номинальный режим работы установки для обеззараживания воды: мощность трансформатора – 1 кВт; рабочее напряжение – 10 кВ; ёмкость конденсатора – 1 мкФ; формирующий и рабочий промежутки – 1–2 мм; система электродов – острие-диск; частота искровых электрических разрядов – 3 Гц; количество разрядов – 100–500 шт.