Электротехника

В учебном пособии рассмотрены вопросы, решаемые при создании электротехнических комплексов для предприятий нефтегазовой отрасли. Представлены кратко характеристики электроприемников и источников питания. Приведены методы электрических расчетов, выбора параметров элементов и схем системы электроснабжения, расчетов токов короткого замыкания. Рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности и качества электроэнергии, безопасности и устройства заземлений. Приведены сведения по релейной защите и автоматизации систем.

Данное учебное пособие дает системное представление об основах организации предпринимательской деятельности. В нем освещены основные разделы предпринимательства; последовательно рассмат-риваются сущность и методы предпринимательской деятельности, предпринимательская среда, организационно-правовые формы пред-принимательской деятельности, порядок регистрации и лицензирова¬ния предприятий. Пособие написано в соответствии с программой дисциплины «Экономика и организация предпринимательской деятельности» и предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей экономи-ческих вузов, слушателей школ бизнеса, экономистов, менеджеров и всех заинтересованных лиц.

Рассмотрены основные принципы построения схем РЗиА. Приведены типовые схемы УРЗА. Предназначено для использования при проведении лекционных и практических занятий, выполнения РГР и дипломных проектов. Автор выражает благодарность студентам А.О. Государкину, П.С. Боженко, Д.А. Скляр, принявшим активное участие в подготовке рукописи.

Разработаны и реализованы новые подходы к созданию автономных систем навигации, предназначенных для определения угла отклонения объекта от заданной траектории, угла его поворота вокруг оси движения, дальности до него. Выбран и обоснован радиочастотный диапазон электромагнитных волн для проектирования отдельных устройств системы навигации. Выполнено мате-матическое моделирование взаимодействия системы навигации и простейшего проводящего объекта поиска; диаграмм направленности передающих антенн георадара.

В пособии рассмотрены два основных типа матричных конверто-ров (МК), а именно МК напряжения и МК тока. Разработана аналити-ческая теория энергетических процессов на входе и выходе конверто-ров. Эта теория построена на основе прямых методов расчета энерге-тических показателей электромагнитных процессов, используемых для анализа энергетики и других типов конверторов в трех ранее из-данных частях одноименного пособия по курсу электромагнитная со-вместимость.

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

В монографии рассмотрены основные положения комплексного эк- сергетического анализа энергоблоков ТЭС с новыми технологиями (ко- тельными, станционными и комбинированного теплоснабжения). Приведены методики определения показателей эксергетической эффективности, эксергетических и технико-экономических характерис- тик энергоблоков ТЭС и их агрегатов, распределения затрат между энергопродуктами при их комплексном производстве агрегатами и в целом ТЭС, а также способы решения оптимизационных технико- экономических задач.

В энергетике прогнозированию всегда уделяется большое внимание. В ра- боте рассматриваются основные задачи прогнозирования при управлении ре- жимами энергосистем и их формализации на основе сочетания математических и практических методов, а также задачи долгосрочного и краткосрочного пла- нирования и адаптации планов. Даются общие методологические принципы моделирования задач прогнозирования. Основное внимание уделяется стати- стическим моделям и математическим методам прогнозирования. В различных задачах используются методы временных рядов, регрессионного анализа, ран- говые модели, методы вероятностного и статистического анализа. Приводятся методики и численные примеры решения различных задач прогнозирования. Все модели ориентированы на применение компьютерных технологий.

Теоретические исследования, представленные в монографии, по- священы разработке методов структурного синтеза и схемотехниче- ского анализа вентильных преобразователей переменного тока в по- стоянный. Описаны процедуры нескольких методов синтеза вентиль- ных схем и геометрические правила генерации схемных решений трансформаторных преобразователей числа фаз. Отражена история развития схемотехники выпрямителей и дана топологическая класси- фикация вентильных преобразователей, учитывающая современный уровень топологических исследований. Основным объектом прило- жения для разработанной теории структурного синтеза выбран преоб- разовательный комплекс электрического транспорта.

Учебное пособие посвящено изложению основ теории и расчетам теплопередачи в электротехнологических установках и системах и содержит две части. В первой части даны основные положения теории теплопроводности, конвективного теплообмена, теплопередачи при фазовых превращениях, теплообмена излучением и сложного теплообмена. Во второй части рассмотрены примеры и методические приемы использования теории теплопередачи для решения конкретных задач, встречающихся в инженерной и научно-технической практике при расчетах электро- и теплоэнергетических устройств.

Изложены физические основы преобразования электрической энергии в энергию плазмы на основании современных представлений о взаимодействиях плазмы с электромагнитным полем; рассмотрены электрические цепи, включающие дуговые разря¬ды постоянного и переменного тока, излагаются основы электродинамики плазмы с введением понятий частотной и пространственной дисперсии; анализируются харак-теристики электродуговых плазмотронов различных конструкций и плазменных элект-ротехнологий, осуществляемых в современном промышленном оборудовании. Книга предназначена для подготовки кадров по направлению «Электротехника, электромеханика, электротехнологии», специальности «Электротехнологические установки и сис-темы» и может быть полезна студентам, магистрантам, аспирантам и специалистам, занимающимся плазменными технологиями.

Дан анализ электромагнитных процессов в системах генерирования электрической энергии типа «магнитоэлектрический генератор с переменной частотой вращения вала - полупроводниковый преобразователь». Рассмотрены системы генерирования постоянного и переменного токов с тиристорными и транзисторными преобразователями частоты. Проведен анализ и синтез основных параметров систем генерирования электрической энергии для летательных аппаратов и ветроэнергетических установок при переменной частоте вращения вала синхронного генератора; рассмотрены законы управления выпрямителями, непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией и инверторами напряжения при работе в составе СГЭЭ постоянного и переменного тока. Обосновано преимущество использования модульного принципа построения мощных преобразователей частоты для систем генерирования электрической энергии летательных аппаратов и ветроэнергетических установок.

Рассмотрена проблема энергосбережения и повышения энергетической эффективности производства с учетом требований действующих нормативных документов и закона об энергосбережении. Описаны причины низкой энергетической эффективности производства. Приведена методика обследования потребителей с целью оценки ресурсов энергосбережения. На конкретных при¬мерах даны способы снижения потерь и увеличения энергетической эффективности производства. Приведены краткие характеристики энергосберегающих мероприятий для установок общепромышленного назначения, зданий и некоторых отраслей промышленного производства. Дана информация о способах оценки энергетической эффективности энергосберегающих мероприятий и об управлении процессом энергосбережения. Учитывая назначение и направленность изложенной информации, основное внимание акцентировано на электрической энергии.

Содержатся сведения о принципах построения и структуре вторичных источников питания, их показателях и схемных решениях основных функциональных узлов: выпрямителей, стабилизаторов, инверторов и корректоров, обеспечивающих эффективное преобразование параметров электрической энергии в современных электропитающих установках для радиоэлектронной аппаратуры связи и обработки информации. Материал сопровождается учебными задачами и практическими схемами вторичных источников.

Приводятся общие представления об электромагнитной совместимости электроэнергетического оборудования, рассматривается классификация видов помех, каналы их проникновения, приводятся методы и средства измерения помех и испытаний на помехоустойчивость. Подробно изложены вопросы обеспечения электромагнитной совместимости и обследования электромаг¬нитной обстановки. Дано описание проблем экологического воздействия электромагнитного поля на человека и методов уменьшения этого воздействия.

В настоящей работе предпринята попытка обобщить инженерные методы построения, настройки, оптимизации автоматических систем регулирования теплоэнергетических объектов, применяя упрощенные методы анализа и синтеза

Содержание практикума охватывает все основные разделы теории линейных и нелинейных цепей. Приведены задачи как иллюстрирующие тот или иной метод расчета, так и возникающие при исследовании реальных электротехнических устройств. Каждой из рассматриваемых тем предшествуют необходимые теоретические сведения, представленные в справочной форме.

Изложены теоретические основы индукционного и электрокон- тактного нагрева. Обобщены результаты исследований, представлен-ных в российских и зарубежных литературных источниках, а также выполненных в Новосибирском государственном техническом уни-верситете (Россия) и в университете г. Падуя (Италия). Исследованы электромагнитные процессы в системе индуктор-загрузка в установ¬ках индукционного нагрева и в нагреваемых изделиях в установках электроконтактного нагрева. Рассмотрены различные формы изделий, нагреваемых посредством каждого из этих методов. Приведены ана-литические методы расчета параметров электромагнитного поля в нагреваемых изделиях, а также интегральных электрических и энерге-тических характеристик нагревательных установок; результаты ана-литических расчетов сравниваются с данными численного моделиро-вания и физических экспериментов на промышленных установках.

Пособие содержит 16 глав по основополагающим разделам теории сигналов: сигналы и их основные характеристики, динамическое, корреляционное и геометрическое представления сигналов, представление сигналов ортогональными функциями (Раде- махера, Уолша, рядами Фурье и Котельникова и др.), спектральное представление пе-риодических и непериодических сигналов (преобразования Фурье и Лапласа), вейвлет- преобразования сигналов, модулированные сигналы и случайные процессы, дискретные сигналы, дискретное и быстрое преобразования Фурье и вейвлет-преобразования последовательностей, кепстральный анализ и др.

Рассмотрен весь цикл производства электроэнергии на ГЭС и использования гидроэлектростанций как объектов электроэнергетики в электроснабжении потребителей: технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС на основе использования водной энергии рек; особенности работы ГЭС в электроэнергетической системе при электроснабжении потребителей; инженерные основы создания ГЭС как промышленного объекта электроэнергетики; обще-энергетические сведения о состоянии гидроэнергетики в России и в мире. По этим направлениям излагаются специальные вопросы. В их числе: использование энергии рек и преобразование ее в электрическую энергию на гидротурбинных установках; регулирование стока рек водохранилищами; место ГЭС в электроэнергетических системах; гидротехнические сооружения; выбор основных гидроэнергетических параметров при проектировании ГЭС; сведения по общей гидроэнергетике России и мира.

Изложены научные основы систем тягового электроснабжения на постоянном токе. Приведены краткие сведения о развитии знаний об электричестве и электрической тяге, устройствах генерации и транспорта электроэнергии. По-казаны принципы устройства систем тягового электроснабжения, рассмотрены устройство, схемы, параметры внешней системы, подстанций и тяговых сетей. Приведены описания организации движения поездов, тяговых нагрузок, режи-мов напряжения и надежности системы. Подробно рассмотрены методы электрических расчетов и выбора параметров элементов системы. Даны сведения по защите тяговых сетей от сверхтоков и подземных сооружении от блуждающих токов. Рассмотрены вопросы энергосбережения, электромагнитной совместимости, электробезопасности, защиты от перенапряжений, организа¬ции эксплуатации. Математической основой учебника является теория вероятностей, сведения о которой обобщены в отдельной главе.

Основное содержание учебного пособия составляют комплексные задачи и задания как по традиционным разделам курса ТОЭ, так и по новым разделам, посвященным основам теории цепей информационного типа. Основные положения теории цепей, необходимые для решения комплексных задач, изложены в кратком (справочном) виде. Примеры решения комплексных задач и рекомендации по выполнению комплексных заданий даны в полном, развернутом виде с толкованием как электротехнических аспектов, так и математических. Комплексные задачи и задания, включенные в пособие, прошли апробацию на факультете мехатроники и автоматизации, а также факультете автоматики и вычислительной техники. Рекомендуется для проведения практических занятий, аудиторной и внеаудиторной индивидуальной работы студентов, а также в качестве расчетно-графических заданий.

Приведено систематическое и доступное изложение теоретических основ и практических вопросов проектирования и построения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Изложены принципы распространения оптических сигналов по оптическому волокну (ОВ), рассмотрены конструктивные элементы оптических кабелей (ОК), особенности их конструкции и маркировки, приведены основные их параметры и методы расчета. Большое внимание уделено практическим вопросам - процессу проектирования, строительству, монтажу и технической эксплуатации ВОЛС; использованию оконечного оборудования и пассивных элементов; измерениям и измерительным приборам.

На современном уровне рассмотрены теоретические и практические вопросы, связанные с использованием оптических кабелей и пассивных компонентов волоконно-оптических линий связи. Представлена классификация оптических кабелей связи (ОКС) и их основные конструктивные элементы, в том числе приведены конструкции оптических кабелей для грозозащитных тросов, для пневмозадувки, комбинированные конструкции оптических кабелей, подводных оптических кабелей. Рассмотрены оптические волокна (ОВ) – как применяемые на сети России, так и разрабатываемые для будущей реализации. Описаны основные передаточные характеристики ОВ и нелинейные эффекты, возникающие в ОВ при передаче сигналов по пассивным оптическим компонентам, куда по определению МСЭ-Т входят оптические соединители, разветвители, аттенюаторы, адаптеры, соединительные шнуры, коммутаторы, изоляторы, циркуляторы, фильтры, мультиплексоры и волновые конверторы, соединительные муфты различного назначения, кабельные вставки, компенсаторы дисперсии. Приведены основные методики монтажа и измерений оптических волокон и кабелей как при строительстве ВОЛС, так и при монтаже и в процессе эксплуатации.

В учебном пособии с позиций системного анализа изучены вопросы работы катодов газоразрядных знакосинтезирующих индикаторов (ГЗСИ). Определены задачи и проблемы автоматизации анализа деградационных процессов газоразрядных индикаторов. Исследованы рабочие поверхности катодов ГЗСИ с помощью электронного микроскопа, выявлены их наиболее общие недостатки. Показан пример реализации автоматизированной системы, предназначенной для анализа долговечности ГЗСИ.

Изложены принципы построения и основные особенности оптических телекоммуникационных систем, использующих в качестве среды передачи волоконно-оптические кабели. Подробно рассмотрены физические основы работы различных оптических и оптоэлектронных компонент, их параметры и характеристики. Обсуждаются особенности передачи цифровых сигналов по линейным трактам и оборудования волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) плезиохронной и синхронной цифровых иерархий и вопросы построения на его основе современных телекоммуникационных сетей. Рассмотрены волоконно-оптические системы передачи со спектральным разделением оптических каналов и основы проектирования волоконно-оптических линий передачи.

Рассмотрены вопросы организации электроснабжения предприятий телекоммуникаций и его резервирования. Приведены основные сведения по элементной базе устройств электропитания с учетом последних достижений и тенденций ее развития. Большое внимание при изложении материала уделено принципам управления и физическим процессам в современных высокочастотных устройствах преобразования электрической энергии. Рассмотрены принципы построения и основные характеристики как самих цифровых преобразовательных устройств, так и систем электропитания телекоммуникационной аппаратуры, выполненных на базе этих устройств. Рассмотрены вопросы организации мониторинга и управления в системах бесперебойного электропитания, а также вопросы надежности этих систем.

Рассмотрены основы метрологии, методы и средства электрорадиоизмерений, вопросы квалиметрии, стандартизации и оценивания соответствия. Рассмотрены вопросы автоматизации измерений, а также оценивание и поддержание качества радиоэлектронных изделий в процессе эксплуатации. Материал соответствует требованиям действующих нормативных документов в области метрологии, стандартизации, сертификации и технического регулирования, а также современным тенденциям развития теории измерений и измерительной техники.

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

Система энергоснабжения бортового комплекса космических аппаратов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Применение современных компьютерных методов при расчете и исследовании электрических цепей. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Методическое обеспечение энергетического обследования технологического процесса производства двигателей летательных аппаратов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Приведены краткие сведения о программном комплексе Comsol Multiphysics. Рассмотрены примеры построения 2D- и 3D-моделей электромеханических устройств.

Представлены лабораторные работы по дисциплине «Теоретические основы электротехники», направленные на формирование навыков моделирования и исследования электрических цепей.

Представлены математические модели, разработанные на основе теории электромагнитного поля, приведены примеры моделирования с помощью программы MathCAD 14 и программного комплекса COMSOL Multiphysics 3.4 электромеханических устройств с полыми немагнитными роторами (электромагнитные тормозы и демпферы, асинхронные двигатели, тахогенераторы и датчики угловых ускорений). Рассмотрена их реализация в качестве нагрузочно-измерительных устройств для испытания электродвигателей.

Излагаются теоретические сведения по электродинамике и распространению радиоволн. Рассматриваются конструкции, основные уравнения и способы возбуждения волноводов, резонаторов, излучателей. Приводятся особенности распространения радиоволн различных частот в земных условиях, тропосфере и ионосфере.

Рассматриваются общие методы анализа нелинейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами при постоянных, переменных и переходных токах и напряжениях, а также основные методы расчетов теории электромагнитного поля.

Рассматриваются примеры решения типовых задач по теоретическим основам электротехники, приводятся задачи для самостоятельного решения. В приложение включены примеры решения алгебраических и дифференциальных уравнений с помощью программного комплекса MathCAD, примеры расчета переходных процессов методом переменных состояний, а также задания к расчетно-графическим работам.

В монографии рассмотрены вопросы электромеханического преобразования энергии нового типа контактного и бесконтактного вентильных двигателей на базе двигателя двойного питания, получившего название "асинхронизированный вентильный двигатель". Представлены его характеристики, переходные и установшиеся режимы работы. Максимально использованы современные достижения общей теории электрических машин. Предложена имитационная модель двигателя с ортогональным векторным управлением.