Электротехника

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.

В монографии рассмотрены вопросы применения теории техноценологических исследований в электротехнических системах и комплексах. Раскрыты особенности исследований для анализа электропотребления и состояния силовых маслонаполненных трансформаторов. Отдельное внимание уделено теории полезности и золотой пропорции в технических системах.

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 монографии описаны конструкции трансформаторов и выпрямителей с конденсаторным умножителем напряжения. Данные выпрямители простые, легче традиционных и имеют КПД и коэффициент мощности не ниже инверторных. Приведены сварочно-технологические свойства выпрямителей при сварке покрытыми электродами, в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродом на малых токах.

В монографии представлены результаты исследования экосистемы водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1 с периода его заполнения. Произведена обработка массива данных методами математической статистики с выделением факторов формирования качества воды, что, несомненно, является ценным материалом для исследователей, работающих в области прикладной экологии.

Изложены теоретические основы кристаллофизики и кристаллохимии. Рассмотрены физические явления и процессы, происходящие в диэлектриках при воздействии на них электрического поля: поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и пробой.

Монография посвящена развитию теории моделирования электронных элементов и целостных систем источник-приёмник. В работе рассматриваются проблемы математического моделирования электронных систем в графической форме, используется классический термин внешняя характеристика нагруженного источника и раскрывается объём этого понятия. Понятие «линия нагрузки» в работе определено как внешняя характеристика нагруженного эквивалентного источника. В монографии исследована процедура построения математических моделей электронных систем графическими методами опрокинутой характеристики и эквивалентного источника, рассмотрены прикладные вопросы моделирования электронных цепей. Областью применения результатов исследования являются теоретические основы электротехники и схемотехника электронных устройств.

Изложены основные этапы истории транспорта, даны классифика- ция его видов, место и роль в мировой экономике. Показаны состояние и перспективы развития в мировом хозяйстве и особенно – в Российской Федерации, в частности в городе Пензе. Большая часть посвящена проблемам автомобильного транспорта

Рассмотрены особенности конструкции, передаточные функции и частотные характеристики трансформаторов тока и дифференцирующих измерительных преобразователей тока: катушек Роговского и трансреакторов, применение которых в устройствах для измерения переменных токов, а также для защиты и управления электротехническими комплексами, обеспечивает значительное сокращение массы, повышение точности и быстродействия. Основное внимание уделено инженерным методам расчёта параметров как предлагаемых конструкций катушек Роговского и трансреакторов, так и разработанных авторами устройств для восстановления формы тока (аналоговых и цифровых интегрирующих фильтров), для дифференциальной защиты и защиты электрооборудования от работы в несимметричных режимах. Приводятся примеры таких расчётов и результаты моделирования устройств защиты с помощью программы Micro-Cap.

Рассмотрены задачи надежности и технического обслуживания энергосистем в сельском хозяйстве, основные термины и определения теории надежности, элементы математических методов планирования, обработки и анализа результатов эксперимента, надежность и технико-экономическое обоснование ее повышения для систем электроснабжения и электрооборудования. Рекомендуется для студентов вузов по направлению подготовки «Аг-роинженерия», «Электроэнергетика и электротехника», магистерской про-грамме «Электроснабжение», а также для специалистов, занимающихся эксплуатацией, наладкой электроустановок и электротехнического оборудования. Монография издается в авторской редакции.

В монографии в рамках аналитического асимптотического подхода исследуются общефизические закономерности линейного и нелинейного волнового движения на поверхности заряженных струй как идеальной, так и вязкой жидкости и условия дробления струй на отдельные капли. Рассмотрены особенности спонтанного электростатического полидиспергирования жидкости, имеющего место при распаде на капли заряженных струй жидкости, выбрасываемых при реализации неустойчивости заряженной как плоской, так и криволинейной свободной поверхностью жидкости. Проведено теоретическое обоснование предлагаемой классификации экспериментально наблюдающихся режимов электростатического полидиспергирования жидкости. При написании книги авторы пользовались поддержкой грантов РФФИ № 05-08-01147-а и №06-01-00066-а.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований, расчеты, опыт конструирования и эксплуатации вакуумных плазменных электропечей, предназначенных для переплава и восстановления металлов, сфероидизации и получения чешуйчатых порошков, высокоионизированных потоков плазмы и паров различных веществ. Рассмотрены принципы работы вакуумных плазмотронов с горячими полыми катодами, их конструктивные решения, даны рекомендации по расчету плазмотронов, системы их газоснабжения и электропитания. Представлены результаты промышленной реализации вакуумных плазменных электропечей и установок.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований, расчеты, опыт конструирования и эксплуатации вакуумных плазменных электропечей, предназначенных для переплава и восстановления металлов, сфероидизации и получения чешуйчатых порошков, высокоионизированных потоков плазмы и паров различных веществ. Рассмотрены принципы работы вакуумных плазмотронов с горячими полыми катодами, их конструктивные решения, даны рекомендации по расчету плазмотронов, системы их газоснабжения и электропитания. Представлены результаты промышленной реализации вакуумных плазменных электропечей и установок.

Дано краткое описание работ по исследованию электрических и эксплуатационных свойств электроматериалов. Для каждой работы приведены краткие теоретические сведения об основных физических процессах, происходящих в исследуемых материалах, дано описание лабораторной установки, изложены методы испытаний и обработки экспериментальных данных, указаны требования к отчету. В конце описания каждой работы приведены контрольные вопросы для самоподготовки студентов.

В пособии рассмотрены классификация проводниковых материалов и теоретические основы их электрических свойств. Описаны конструкции и работа лабораторного стенда для исследования электропроводности и температурного коэффициента электросопротивления.

Изложены вопросы расчета и построения основных элементов систем автоматики в автоматизированных электроприводах. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению "Электротехника, электромеханика и электротехнологии", специальность "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов".

Энергетические балансы мощности и выработки электроэнергии играют большую роль в управлении режимами ЭЭС. В пособии кратко излагаются только оперативные планы. Для более полного усвоения темы студенты выполняют курсовой проект.

Рассматриваются векторно-матричные математические модели трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, получившего широкое распространение в большинстве промышленных установок и технологических комплексов. На основании линейных преобразований с соответствующими матрицами, которые можно интерпретировать как математические операции над вектором или координатной системой, получены дифференциальные и алгебраические уравнения асинхронной машины в различных базисах трехмерного пространства, с помощью которых описывается процесс электромеханического преобразования энергии при симметрии электромагнитных переменных, а также в случае наличия токов нулевой составляющей. Содержание работы иллюстрируется большим количеством рисунков, а также рядом практических приложений, которые облегчают изучение излагаемого материала.

В третьей части учебного пособия «Управление затратами на энергетическом предприятии» рассмотрены вопросы топливообеспечения тепловых электростанций, краткосрочного планирования расходов топлива и сбалансированного определения тарифов на электроэнергию и тепло при их комбинированном производстве на ТЭЦ.

Рассмотрены вопросы, связанные с получением и применением современной газовой изоляции – элегаза. Приведены его физические, химические свойства, тепловые и термодинамические характеристики. Представлены зависимости электрической прочности промежутков с различной степенью от неоднородности электрического поля, а также методы контроля элегаза при эксплуатации электрооборудования и его влияния на окружающую среду.

В учебном пособии изложены методологические основы моделирования объектов и процессов при решении задач электроэнергетики. Рассматриваются три уровня представления математических моделей: микро- макро- и метауровень. Приводятся примеры моделирования основных объектов электроэнергетических систем в задачах, связанных с анализом установившихся режимов электрических сетей. Дано описание подходов к прогнозированию электропотребления и нагрузки энергосистем с использованием различных моделей. Приводятся методы построения математических моделей, выбора их структуры и вычисления параметров моделей. Примеры использования и исследования математических моделей даны в системе Mathcad.

Предлагаемое учебное пособие составлено по конспекту лекций курса «Электродуговые установки», читаемого кафедрой «Автоматизированные электротехнологические установки» Новосибирского государственного технического университета студентам специальности 140605 – «Электротехнологические установки и системы». Потребность в таком издании возникла из-за отсутствия учебника, излагающего современное состояние электротехнологического оборудования. Многие материалы взяты из журнальных статей обзорного характера, появившихся за последние 10 лет. В пособии рассмотрены история развития и современное состояние электросталеплавильного производства, технология и конструкция современной дуговой сталеплавильной печи, составляющие ее энергетического баланса.

Предлагается широкий перечень упражнений и задач, связанных с анализом и расчетом электромагнитных процессов в простых RLC-цепях и усилительных каскадов на транзисторах и операционных усилителях. Приводятся краткие теоретические материалы о работе базовых схем и расчетные соотношения в них. Приводятся примеры анализа и расчета простых RLC-цепей и усилительных устройств с использованием транзисторов и операционных усилителей. Приводятся описание лабораторных работ, методика и программа их выполнения, соответствующие содержанию учебного материала.

Приведены функциональные схемы лабораторных стендов, описаны способы регулирования скорости и режимы работы систем электроприводов, подлежащих исследованию на стендах. Составлены программы лабораторных работ и даны методические указания по порядку выполнения пунктов программ. Изложены теоретические сведения, необходимые для расчета характеристик электроприводов, предусмотренных в расчетной части программ лабораторных работ.

Содержится информация по современным решениям в области защиты блоков генератор-трансформатор электрических станций. Рассматривается техника, разработанная научно-производственным объединением «ЭКРА» (г. Чебоксары) и поставляемая в виде шкафов защиты ШЭ1110, ШЭ1111, ШЭ1112 и ШЭ1113.

Приведены основные положения теории аэродинамики и теплопередачи, принципы составления эквивалентных схем вентиляционной цепи, процессов теплопередачи, соотношения для расчетов коэффициентов аэродинамических сопротивлений теплопроводности и теплопередачи и другие справочные данные, не используемые в расчетах систем охлаждения.

Рассмотрены виды и методы измерения, статические и динамические погрешности измерения. Приводятся типовые характеристики и параметры измерительных устройств. Описываются физические эффекты и принципы преобразования физических величин в выходные сигналы различного типа. Рассматриваются активные и пассивные преобразователи с электрическим выходным сигналом. Отмечаются достоинства, недостатки и область применения датчиков различного типа, применяемых в автоматизированном технологическом оборудовании.

В пособии на значительном количестве примеров решения типовых задач рассматриваются методы расчета линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока. Предлагаются аналогичные задачи для самостоятельного решения с ответами. Показаны приемы использования персонального компьютера для автоматизации расчетов электрических цепей. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретические основы электротехники» для электротехнических специальностей вузов. Предназначено для самостоятельной работы студентов, а также может быть полезно преподавателям при организации учебного процесса.

В пособии предлагается единый подход к математическому описанию источников питания, заданных разрядно-зарядными характеристиками. Приводятся обобщенные структурные схемы различных источников питания. Пособие предназначено для студентов специальности «Электрооборудование автомобилей и тракторов», а также может быть полезно магистрантам и аспирантам, занимающимся разработкой и исследованием систем автоматического управления автономных транспортных средств.

Рассмотрены различные подходы к анализу процессов электромеханического преобразования энергии. Пособие построено на фундаментальных положениях электродинамики, снабжено обширным практическим материалом. Предназначено для студентов и аспирантов электромеханических специальностей.

Пособие посвящено методам расчета линейных электрических цепей постоянного и однофазного переменного тока, а также трехфазных электрических цепей, способы построения векторных диаграмм простых и разветвленных электрических цепей. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретически основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.

Излагаются элементы теории тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией, касающиеся изучения их динамических свойств и оптимизации алгоритмов управления ими. Рассмотрены вопросы реализации системы управления преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией при работе в режиме источника тока на примере трехфазной мостовой схемы с использованием дискретных аналоговых и цифровых микросхем. Анализируются энергетические характеристики преобразователя частоты и способы их улучшения. Представлены примеры применения тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией в электроприводах переменного тока, в системах генерирования электрической энергии для летательных аппаратов и ветроэнергетических установок.

Рассмотрены основные понятия, определения и количественные показатели надежности. Приведены отказы и повреждения 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. Материал иллюстрирован большим количеством примеров расчета надежностных показателей.

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.

Рассмотрены вопросы, связанные с современными типами изоляции высоковольтных вводов, технологией их изготовления, а также общие принципы конструирования и их методы расчетов.

Рассмотрены вопросы параллельной работы электрических систем. Приведено 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. Материал сопровождается достаточно объемными примерами.

Во второй части настоящего учебного пособия излагаются принципы построения микропроцессорных систем управления вентильными преобразователями с искусственной коммутацией (на примере автономных инверторов напряжения), способы микропроцессорной реализации алгоритмов управления указанными преобразователями, а также основы реализации цифровых регуляторов.

Приведены теоретические основы магнитных свойств, классификация и маркировка магнитомягких материалов. Описаны конструкция и работа лабораторного стенда для исследования кривой намагничивания и петли гистерезиса магнитомягких материалов.

Приведены положения теории, необходимые для расчета электромагнитных процессов и выбора параметров электрических машин, предназначенных для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током.

Изложены способы защиты систем электроснабжения устройств электротехнических комплексов: тяговых и трансформаторных (понизительных) подстанций напряжением 6–10 кВ от перегрузок и коротких замыканий. Рассмотрен наиболее широко используемый на железнодорожном транспорте и в нефтегазовых объектах вариант электронной защиты и автоматики (АСУ нижнего уровня). Приведены технические характеристики, методики расчета и настройки уставок токовых защит. Рассмотрены примеры многоступенчатых и многопараметрических защит, дана оценка надежности их работы и предложения по дальнейшему совершенствованию. Приведены описания лабораторных работ, задания, методика выполнения и вопросы итогового контроля.

Рассматриваются физические закономерности, имеющие место в генераторах, трансформаторах и двигателях системы собственных нужд электростанций в различных режимах, содержатся характеристики вспомогательных систем, таких, как системы возбуждения и гашения поля генераторов.

В пособии рассматриваются вопросы появления носителей зарядов, электропроводности, электрического пробоя жидких диэлектриков на основе исследований автора. Показаны механизмы явлений, рассмотрены методы влияния на них.

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 рассматривается большой круг вопросов, связанных с надежностью функционирования и проектирования систем электроснабжения. Материал излагается в следующем порядке. Вначале рассмотрены общие положения теории надежности, показатели надежности элементов и групп элементов. Далее детально рассмотрены способы оценки схемной надежности, в частности, схем электроснабжения и подстанций. Не оставлена без внимания проблема создания в электроэнергетической системе оптимальной величины оперативного резерва мощности.

В пособии на значительном числе примеров решения типовых задач рассматриваются методы расчета четырехполюсников и трехфазных цепей. Предлагаются аналогичные задачи для самостоятельного решения с ответами. Показаны приемы использования персонального компьютера для автоматизации расчетов электрических цепей. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретические основы электротехники» для электротехнических специальностей вузов. Предназначено для самостоятельной работы студентов, а также может быть полезно преподавателям при организации учебного процесса.

Рассмотрены электрические параметры характерных типов вакуумных промежутков при высоком напряжении, а также механизмы пробоя этих промежутков при различных видах приложенного напряжения.

Рассмотрены принципы построения и расчет защит понижающих автотрансформаторов на базе современных отечественных шкафов микропроцессорных защит.

В пособии даны описания восьми лабораторных работ по сигналам, линейным радиотехническим цепям, прохождению детерминированных и случайных процессов через эти цепи.

В учебном пособии изложен материал курса, читаемого автором студен¬там НГТУ по специальности электроэнергетические системы и сети. Первая часть пособия содержит понятийный аппарат технической диагностики, методику анализа объектов диагностики с использованием принципов системного подхода, а также характеристику методов контроля и диагностирования оборудования электрических сетей, иллюстрированную рядом практических примеров.

В четвертой части учебного пособия подробно изложена физика процессов, происходящих в полевых транзисторах с барьером Шоттки на арсениде галлия, наиболее быстродействующих и широко приме-няемых в СВЧ-диапазоне. Рассмотрена электрофизическая модель на данный тип транзисторов и приведены практические результаты, дока-зывающие правомерность такой модели. Данная часть пособия полезна студентам, специализирующимся в проектировании быстродействующих электронных средств по твердотельной технологии.