Топливно-энергетический комплекс

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.

Излагаются общие вопросы теории тягового электропривода для электротранспорта. Анализируются физические свойства механической части подвижного состава электротранспорта, электрической части, включая электродвигатели, преобразователи электрической энергии и источники энергии для движения транспортных средств и их характеристики при совместной работе. Рассматриваются общие свойства разомкнутых электромеханических систем с комбинированной нагрузкой и вопросы регулирования их основных характеристик. Значительное внимание уделяется энергетике тяговых электроприводов и энергосбережению. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами электрических схем и графическими характеристиками.

Учебное пособие включает в себя основные понятия и законы технической термодинамики, приложения этих законов к процессам и системам. Оно написано доступно и просто, на высоком научном и методическом уровне, предназначено для студентов направления 13.03.01 – Теплоэнергетика и теплотехника, профиль «Производство тепловой и электрической энергии».

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.

В учебном пособии изложены вопросы расчета систем электропривода. Рассмотрено моделирование систем электропривода. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Изложены вопросы расчета систем автоматизированного электропривода. Рассмотрен тиристорный и транзисторный электропривод постоянного тока, а также транзисторный асинхронный электропривод переменного тока. Даны методики выбора параметров регуляторов. Приведено описание функциональных схем электроприводов типа «ЭШИР», «ЭРАТОН», «ИРБИ» и «FRS-520». Рассмотрено моделирование систем электропривода.

Монография посвящена разработке методов структурного синтеза и схемотехнического анализа вентильных преобразователей переменного тока в постоянный ток. В ней рассмотрена теория построения схемных решений многопульсных выпрямителей с естественной коммутацией и на конкретных примерах показаны пути их дальнейшего развития и совершенствования. Проведен детальный анализ классификационных признаков существующих вентильных преобразователей и установлено, что они не в полной мере реализуют гносеологическую роль, не отражают иерархию и суть происходящих в них процессов. Предлагаемая топологическая классификация не зависит от элементной базы и помогает ориентироваться в огромном множестве схемных решений вентильных преобразователей, систематизируя принципы их работы. Это упрощает проведение анализа, делая более осмысленным подход к изучению электромагнитных процессов для решения прикладных задач потребительского характера.

Изложены вопросы выбора расчётных напряжений наружной и внутренней изоляции высоковольтных вводов конденсаторного типа. Рассмотрены методы электрического расчёта изоляции и порядок её расчета. Кроме того, приведены основные положения тепловой устойчивости изоляторов конденсаторного типа и порядок её расчёта.

Изложены принципы выполнения расчетов электромагнитных полей с использованием программного продукта FEMM. Приведены принципы автоматизации работы с программным обеспечением через написание скриптов. Приведены примеры скриптов, справочник интерфейса программы FEMM.

Пособие дает общее представление об организации эксплуатационной работы предприятий городского электротранспорта и последовательности расчета основных ее характеристик. В работе приведены краткие сведения о проектировании эксплуатационных предприятий городского электрического транспорта, а также рассмотрен расчет показателей надежности и анализа деятельности предприятия на основе контрольных карт Шухарта.

Одной из основных задач данного пособия является закрепление у студентов знаний теоретического курса, изучаемого в первом семестре I курса. Кроме того, решение практических задач поможет лучше понять и представить физические процессы, происходящие в электрических сетях при передаче и распределении электроэнергии.

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.

В настоящей работе рассмотрена специфика определения поражающих факторов при возникновении аварийного взрыва облака ТВС. Пособие включает в себя материал курса лекций «Экспертиза промышленной и пожарной безопасности», разработанный на кафедре безопасности труда НГТУ.

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.

Представлены основные определения и классификации видов эксергии, видов потерь эксергии, подробно рассмотрены основы эксергетического анализа некоторых теплоэнергетических установок. Изложены основы расчета эксергетического баланса парового котлоагрегата на основе материального и энергетического балансов.

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.

Рассмотрены основные вопросы теплообмена в печах, методы расчета термических устройств, проанализированы и изложены основные конструктивно-технологические схемы современного термического оборудования, описаны средства автоматизации процессов тепловой обработки материалов.

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.

Цель пособия – привить студентам навыки анализа конкретных ситуаций в управлении промышленными предприятиями на предмет характера и масштаба влияния внешних макроэкономических факторов на его функционирование, а также выработки оптимальных стратегий, учитывающих условия хозяйствования предприятия. Предназначено для подготовки бакалавров в области менеджмента (в отраслях ТЭК и машиностроения).

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 учебнике рассматриваются основные схемные решения и конструктивное исполнение элементов электрооборудования подвижного состава электрического транспорта. Особое внимание уделяется описанию принципа работы, как самого электрооборудования, так и принципиальных электрических схем силовых цепей и цепей вспомогательного электрооборудования.

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.

пособии рассматривается основное оборудование черной металлургии – дуговые сталеплавильные, рудно-термические печи и установки специального нагрева, а также вопросы теории дуги и электрических цепей с дугами, технологии и конструкции изучаемого оборудования. Основу пособия составляют материалы курса лекций «Теория и практика применения дуговых печей», подготовленных авторским коллективом в рамках проекта ТEMPUS Европейского сообщества 511086-TEMPUS-1-2010-1-DETEMPUS-JPCR «Обучение аспирантов российских университетов энергоэффективным электротехнологиям».

Излагаются общие вопросы теории диагностики технических систем применительно к рельсовому и безрельсовому электрическому транспорту. Рассматриваются различные варианты исполнения средств диагностики подвижного состава и системы электроснабжения, оцениваются их достоинства и недостатки. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами схемных решений и графическими характеристиками.

Излагаются общие вопросы теории диагностики технических систем применительно к рельсовому и безрельсовому электрическому транспорту. Анализируется структура электроподвижного состава с позиций оптимизации диагностических признаков и параметров для определения технического состояния его оборудования. Рассматриваются различные варианты исполнения средств диагностики, оцениваются их достоинства и недостатки. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами схемных решений и графическими характеристиками.

Излагаются общие вопросы теории диагностики и надёжности технических систем применительно к рельсовому и безрельсовому электрическому транспорту. Анализируется структура электроподвижного состава с позиций оптимизации диагностических признаков и параметров для определения технического состояния его оборудования. Рассматриваются различные варианты исполнения средств диагностики механического и электрического оборудования транспортных средств, а также системы электроснабжения, оцениваются их достоинства и недостатки. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами схемных решений и графическими характеристиками.

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.

Рассматривается преобразование и регулирование электрической энергии источников постоянного тока, питающих транспортные средства, оснащённые тяговыми приводами, силовые электрические цепи которых выполнены на сильноточных полупроводниковых элементах.

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.