Распределительные устройства. Электрическое регулирование. Защитная автоматика. Грозозащита

Книга является третьей частью авторского издания под общим титульным названием «1000 и одна микроконтроллерная схема». Ранее в издательстве «Додэка-XXI» вышли в свет две книги из данной серии: «Выпуск 1» (2010 г.) и «Выпуск 2» (2011 г.). Новая книга «Выпуск 3» служит их логическим продолжением и дополнением. В ней содержатся электрические схемы сопряжения микроконтроллеров с внешними устройствами. Основной упор, в отличие от аналогичных по тематике изданий, делается на рассмотрение небольших, конструктивно завершённых, схемных узлов. В книге освещается работа базовых микроконтроллерных подсистем, в частности ввода и вывода сигналов, питания, тактирования, сброса, программирования. Уделяется должное внимание популярным интерфейсам: USB, SPI, RS-485, I2C, 1-Wire. Приводятся схемы электрической «обвязки» для популярных плат Arduino, которые тоже содержат микроконтроллеры. Книгу можно считать справочником типовых решений, поскольку все электрические схемы систематизированы по разделам и снабжены краткими пояснениями о назначении элементов. Ссылки на дополнительные материалы и литературу даны в конце каждого из разделов. В общей сумме в трёх книгах «Выпуск 1...3» насчитывается около 3000 схем. В книге содержится мини-курс, посвящённый компьютерному моделированию. Приводится методика анализа небольших узлов, подключаемых к выводам микроконтроллеров. С помощью моделирования можно заранее спрогнозировать результат работы устройства без паяльника и без макетирования «в железе».

Изложены основные положения релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем. Рассмотрен принцип действия, расчет токов срабатывания, расчет уставок и проверка чувствительности защит ЛЭП, трансформаторов, двигателей, генераторов и шин. Приведены контрольные вопросы, задачи, примеры их решения, задания к курсовым проектам.

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.

В учебном пособии представлены положения, рекомендации и основные особенности молниезащиты различных объектов высоковольтной электроэнергетики – воздушных и кабельных линий электропередачи, а также подстанций среднего и высокого напряжения. Особое внимание уделено действующей нормативно-технической документации по молниезащите различных элементов электрической сети, внедрению инновационных технических решений, позволяющих повысить технико-экономические показатели и надежность эксплуатации объектов электроэнергетики при воздействии грозовых перенапряжений.

В пособии изложены вопросы проектирования понизительных электрических подстанций переменного тока. Рассмотрены вопросы выбора мощности трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также линий нагрузки; методика расчета токов коротких замыканий для выбора и проверки электрооборудования. В пособии сделан упор на действующие нормативные документы, касающиеся вопросов проектирования. Приведены наиболее распространенные электрические схемы распределительных устройств, указаны их области применения и основные свойства. Представлены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений электрооборудования, даны указания по составлению на их основе полной принципиальной электрической схемы подстанции. Во всех разделах даны примеры решения задач, позволяющие лучше освоить теоретический материал.

Издание содержит теоретические сведения и методические указания к выполнению расчетной и экспериментальной частей лабораторных работ. Приведены схемы стенда для исследования защит, программа и порядок выполнения работ и контрольные вопросы.

Лабораторный практикум содержит материалы для подготовки и выполнения лабораторных работ, вопросы к зачету по лабораторным работам.

В учебном пособии приведен порядок выполнения курсового и дипломного проектирования по направлению специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования». Представлены необходимые для выполнения проектов справочные материалы.

Монография посвящена исследованиям термофлуктуационных процессов для решения задач диагностики и прогнозирования остаточного ресурса изоляционных материалов на основе неразрушающего температурного метода. Рассматриваются вопросы создания диагностики и прогнозирования термофлуктуационных процессов изоляционных материалов силовых кабельных линий (СКЛ) на основе таких методов искусственного интеллекта, как нейронные сети. Разработана нейросеть для определения температурного режима токоведущей жилы силового кабеля и проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик.

Рассматриваются вопросы действия электрического тока на организм человека и меры защиты от поражения электрическим током, изложены требования к защитным устройствам – заземлению, занулению и защитному отключению, даны рекомендации по их расчету и устройству. Уделено внимание организационно-техническим мероприятиям, обеспечивающим электробезопастность работ в электроустановках.

Приведены теоретические сведения по основным разделам дисциплины «Электрические сети и системы», даны варианты заданий и рекомендации по выполнению разделов РГР, пример расчета питающих и распределительных сетей, необходимые справочные материалы, требования к оформлению расчетно-графической работы.

Методические указания содержат начальную информацию по защитному заземлению электроустановок: назначение, принцип действия и область применения защитного заземления, типы заземляющих устройств, виды заземлителей и конструктивные особенности их исполнения рассмотрена связь между заземляющими устройствами разных установок, напряжений и назначения описан порядок расчета защитного заземления электроустановок приведен пример расчета защитного заземления.

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

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

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.

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 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.

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.

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.

Содержит материалы для подготовки и выполнения лабораторных работ по основным разделам дисциплины «Электрические сети и системы», вопросы и тестовые задания к зачету по лабораторным работам.

Пособие составлено в соответствии с требованиями ФГОС ВО, ОП и рабочей программой, включает восемь лабораторных работ, содержащие краткие теоретические сведения по темам работ, задания по их выполнению, планы составления отчёта, контрольные вопросы по теме, рекомендуемую литературу.

Проанализированы условия поражения электрическим током. Рассмотрен принцип действия защитного зануления, заземления устройств защитного отключения, электрического разделения цепей. Даны методы защиты человека от атмосферного и статического электричества, оказания доврачебной помощи пострадавшим от электрического тока. Приведен практический пример расчета зануления.

Разработана математическая модель и проведен анализ системы адаптивного управления напряжением и компенсации реактивной мощности тяги переменного тока для минимизации активных потерь. Целью статьи является обоснование выбора алгоритма адаптивного регулирования напряжения и параметров компенсатора реактивной мощности на основе непрерывного измерения показателей работы системы внешнего электроснабжения при моделировании режимов её работы с учетом влияния системы тягового электроснабжения.

Рассмотрены вопросы применения теории техноценологических исследований в электротехнических системах и комплексах. Раскрыты особенности ранговых исследований для анализа электропотребления бюджетных организаций. Исходя из полученных результатов анализа, разработана методика определения потенциала энергосбережения бюджетных организаций на примере образовательных учреждений Нерюнгринского района Республики Саха (Якутия).

Дан анализ способов заземления нейтрали электрических сетей систем электроснабжения с учётом исследований, проведённых в последние годы, и тенденций решения этой проблемы. Подробно рассмотрены возможные режимы работы нейтрали в электрических сетях среднего класса напряжений. Приведён пример расчёта перенапряжений при замыкании фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью.

В данном пособии рассматриваются позисторы на основе полупроводникового поликристаллического титаната бария (BaTiO3), в котором эффект ПТКС выражен наиболее ярко.

Методические указания содержат 60 вариантов заданий, скомпонованных из различных электрических схем, моделирующих воздушную разомкнутую электрическую сеть, и исходных данных к ним, а также краткие методические указания к выполнению курсовой работы.

В методических указаниях представлены лабораторные работы, которые выполняются на лабораторном стенде НТЦ-09.000.00 с целью исследования работы электрических аппаратов.

Рассмотрены современные проблемы электроэнергетики применительно к построению многодатчиковых интеллектуальных сетей, обеспечивающих надежное, безопасное и энергоэффективное электроснабжение потребителей

В статье рассмотрена схема проведения политики энергосбережения и повышения энергетической эффективности в газораспределительных организациях посредством механизма заключения и реализации энергосервисных контрактов Были обобщены материалы зарубежных и отечественных авторов касательно деятельности энергосервисных компаний (ЭСКО); дана оценка существующим схемам энергосервисных контрактов с точки зрения их преимуществ и недостатков, а также предложена организационно-экономическая структура реализации Программы энергосбережения газораспределительных организаций.

Методические указания содержат примеры составления моделей электропривода постоянного тока с релейным управлением пуска и торможения, выполненные в программном пакете Matlab Simulink, результаты моделирования, а также примеры краткого анализа полученных результатов. Особое внимание уделено моделированию с использованием пакета расширения SimPowerSystems.

Рассмотрены вопросы адаптации программного комплекса GMSH+GetDP для расчета нестационарных двухмерных и трехмерных магнитных полей. Для верификации комплекса решены две модельные задачи. В первой выполнен расчет трехмерного нестационарного магнитного поля катушки с переменным током, расположенной на поверхности тонкой алюминиевой пластины. Вторая задача формулируется для витка с током, движущегося внутри тонкостенной трубы, выполненной из проводящего материала. В результате расчетов были определены составляющие индукции магнитного поля и плотности вихревых токов. Выполнена сравнительная оценка полученных результатов с тестовыми Показана эффективность использования пакета программ для решения задач магнитодинамики.

Рассмотрены основные возможности программного комплекса GMSH + GetDP по решению численных задач при моделировании электромагнитных полей с помощью метода конечных элементов. Определены основные проблемы решения численных задач большого размера на персональных компьютерах. Проведена оценка возможности использования данного программного комплекса для решения задач магнитостатики

Рассматриваются конструкции электромагнитных и электродвигательных приводов применительно к управлению клапанами газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания, а также их основные характеристики и параметры

Приведены результаты моделирования гибридного фильтра и оптимизации его активной части, с целью снижения потребляемой ею мощности от стороннего источника. Это достигается исключением основной гармоники тока во входном сигнале усилителя за счет введения в схему фильтра 50 Гц.

Учебно-методическое пособие предназначено для определения электромагнитной обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях в местах расположения автоматических и автоматизированных систем управления. Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре «Электроснабжение».

В учебном пособии даны термины, определения и показана опасность воздействия напряжения прикосновения и шага на человека и сельскохозяйственное животное в электроустановках. Рассмотрены меры защиты работников в электрических сетях от поражения током при косвенном прикосновении к электрооборудованию путем автоматического отключения питания, уравниванием и выравниванием потенциалов, двойной изоляцией, сверхнизким напряжением, защитным электрическим разделением цепей, изолирующими помещениями, зонами и площадками.

В учебном пособии даны основные определения, классификация электроустановок в отношении мер электробезопасности, приведены определения искусственного и естественного заземлителей, рассмотрено явление стекания тока в землю через одиночные и групповые заземлители.

Учебно-методическое пособие предназначено для определения электромагнитной обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях в местах расположения автоматических и автоматизированных систем управления. Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре «Электроснабжение».

В пособии описываются типы, назначение, устройство и работа микропроцессорных защит. Приводится методика расчета параметров дифференциальных, дистанционных и токовых защит статора и ротора генераторов, защит блоков генератор-трансформатор от различных видов повреждений и ненормальных режимов работы. Рассматриваются примеры расчета параметров защит.

Представлена схема процесса проектирования изделий электронной аппаратуры, проанализированы основные этапы и задачи проектирования аппаратуры на каждом иерархическом уровне. Рассмотрены методы формализации задач при автоматизированном проектировании электронной аппаратуры. Даны основные понятия и определения из теории графов, приведены методы формального описания электрических принципиальных схем. Представлены структура домашнего задания по теме «Автоматизация проектирования электронной аппаратуры» и контрольный пример.

Исследовано функционирование защитного зануления электропотребителей, питающихся от трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ. Рассмотрено назначение РЕ-проводника сети, заземления нейтрали источника тока, повторного заземления РЕ-проводника и их влияние на условия безопасности при косвенном прикосновении к зануленным частям электрооборудования, случайно оказавшимся под напряжением в результате замыкания на них фазы сети.

Описаны электромагнитные процессы в линейных электрических цепях. Теория и методы расчета, освоенные ранее в курсах ТОЭ, «Электротехника», «Основы электротехники» применяются для решения задачи формирования сложного сигнала управления на фоне высокочастотной помехи.

В пособии изложены основные положения по выбору и конструированию различных видов изоляции высокого напряжения, оценке перенапряжений и грозозащиты в сетях высокого напряжения. Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Техническая физика». Пособие соответствует содержанию дисциплины «Техника высоких напряжений» федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника», модуль «Электроэнергетика», а также ОСВ СПбГПУ по одноименному направлению по профилю подготовки бакалавров «Инжиниринг электроэнергетических сетей высокого напряжения». Пособие может быть также полезно в системах повышения квалификации, в учреждениях дополнительного профессионального образования.

Дано понятие об электрических перенапряжениях. Рассмотрены основные характеристики перенапряжений: величина (кратность), форма повторяемость и широта охвата сети. Проанализированы основные источники перенапряжений в сетях низкого (до 1 кВ), среднего (6-35 кВ), высокого (110 кВ и выше) напряжений. Проведена классификация внешних и внутренних перенапряжений. Даны технологии защиты от перенапряжений с помощью схемных и организационных мероприятий. Рассмотрены вопросы координации изоляции при воздействии на нее перенапряжений, электромагнитной совместимости между электроэнергетикой, техносферой и биосферой

Представлены расчеты параметров характерных аварийных режимов электрических систем, уставок и коэффициентов чувствительности микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики объектов электрических систем. Приведены методические указания по выполнению курсового проекта.

В методических указаниях изложена методика по расчету и выбору электрических аппаратов для электроприводов и системы электроснабжения, подтвержденная расчетными численными значениями

В данных методических указаниях рассматриваются теоретические основы электрической проводимости в терморезисторах, даётся классификация материалов по величине и механизму проводимости, сравниваются особенности классической и современной теории проводимости. Описаны устройство и применение терморезисторов с различными типами проводимости. Подробно излагается порядок выполнения лабораторной работы общего физического практикума «Изучение терморезистора». Издание осуществлено при финансовой поддержке Программы АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект № 2.1.1/13083).

Рассмотрена системная оценка параметров разветвленных заземляющих сетей электроустановок северных промышленных комплексов. Исследуются теоретические и практические проблемы обеспечения защитных свойств заземляющих устройств, включенных в общепромышленную заземляющую сеть различными связями. При этом учитываются особенности выполнения фундаментов зданий, кабельных эстакад, трубопроводов в условиях Крайнего Севера с точки зрения электробезопасности и сложные геоэлектрические разрезы многолетнемерзлых грунтов.

Рассмотрены особенности импульсных стабилизаторов напряжения с оптимальным по быстродействию управлением в составе систем электроснабжения автономных объектов. Разработана универсальная амплитудно-импульсная модель силовых цепей импульсных стабилизаторов напряжения постоянного тока. На ее основе излагается методика синтеза оптимального по быстродействию закона управления модулями. Подробно представлена реализация синтезированных законов с использованием аналоговых и дискретных решений. Приведены результаты экспериментальных исследований с использованием программного схемотехнического моделирования.