авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕЖДУНАРОДНАЯ МОЛОДЕЖНАЯ

КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ

И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Сборник трудов

Томск 23-26 августа 2011 г.

УДК 62.001.001.5 (063) ББК 30.1л.0 С568 Международная молодежная конференция студентов, аспирантов и С568 молодых ученых «Современные техника и технологии» / Сборник трудов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 325 c.

Сборник содержит доклады Международной молодежной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Все статьи разделены по секциям: электроэнергетика;

приборостроение;

технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств;

электромеханика;

системы и приборы медицинского назначения;

материаловедение;

информатика и управление в технических системах;

физические методы в науке и технике;

контроль и управление качеством;

теплоэнергетика;

дизайн и технология обработки материалов;

наноматериалы, нанотехнологии и новая энергетика;

круглый стол “философия техники”;

круглый стол “проблемы организации научно технического творчества молодежи”.

Сборник представляет интерес для специалистов, исследователей в сфере материаловедения, машино- и приборостроения, энергетики, контроля и управления качеством, а также по проблемам НИРС в вузах.

УДК 62.001.5 (063) Материалы предоставлены в авторской редакции ISBN 0-7803-8226- ©Томский политехнический университет, СОСТАВ ПРОГРАММНОГО КОМИТЕТА КОНФЕРЕНЦИИ 1.Чубик П.С. д.т.н., профессор, ректор ТПУ, председатель оргкомитета 2.Власов В. А. д.ф.-м.н., профессор, проректор по HPиИ, сопредседатель оргкомитета 3. Шепотенко Н.А. к.ф-м.н., начальник УМАД НУ 4.Зольникова Л. М. начальник отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ, ученый секретарь 5. Негруль В.В. к.ф.-м.н., начальник отдела ЦТТ НУ 6.Сидорова О.В. эксперт отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ 7.Кайрова Н.Н. эксперт отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ 8.Сивков А.А. д.т.н., профессор кафедры ЭСС ЭНИН, председатель секции № 9.Хрущев Ю.В. д.т.н., профессор кафедры ЭСС ЭНИН, сопредседатель секции № 10.Колчанова В. А. к.т.н., доцент кафедры ТОЭ ЭНИН, сопредседатель секции № 11.Силушкин С.В. ст.преп. кафедры КИСМ ИК, председатель секции № 12.Темник А. К. к.т.н., зав. отделом ИНК, сопредседатель секции № 13. Губарев В.А. к.ф.-м.н., доцент кафедры ПМЭ ИНК, сопредседатель секции № 14. Мойзес Б. Б. к.т.н., доцент кафедры АРМ ИК, председатель секции № 15.



Ефременков Е.А. к.т.н., доцент кафедры ТАМП ИК, сопредседатель секции № 16.Соколов А. П. к.т.н., доцент кафедры ТПМ ИПР, сопредседатель секции № 17.Муравлев О. П. д.т.н., профессор кафедры ЭМКМ ЭНИН, председатель секции № 18.Дементьев Ю.Н. к.т.н., доцент, зав. каф. ЭПЭО ЭНИН, сопредседатель секции № 19.Усачева Т.В. к.т.н., доцент кафедры ЭМКМ ЭНИН, сопредседатель секции № 20.Евтушенко Г.С. д.т.н., профессор, зам. директора ИНК, председатель секции № 21.Пеккер Я. С. к.т.н., профессор, зав. каф. БМК СибГМУ, сопредседатель секции 22.Аристов А.А. к.т.н., доцент кафедры ПМЭ ИНК, сопредседатель секции № 23.Киселева Е.Ю. к.т.н., ассистент кафедры ПМЭ ИНК, сопредседатель секции № 24.Зенин Б.С. к.т.н., доцент кафедры ММС ИФВТ, председатель секции № 25.Егоров Ю.П. к.т.н., доцент кафедры МТМ ИФВТ, сопредседатель секции № 26.Овечкин Б.Б. к.т.н., доцент кафедры ММС ИФВТ, сопредседатель секции № 27.Мельников А.Г. к.т.н., зав. кафедрой МТМ ИФВТ, сопредседатель секции № 28. Рудницкий В.А. к.т.н., доцент кафедры ИКСУ ИК, сопредседатель секции № 29.Алексеев А.С. ассистент кафедры ИКСУ ИК, сопредседатель секции № 30. Аврамчук В.С. к.т.н., доцент кафедры АиКС ИК, сопредседатель секции № 31.Потылицын А.П. д.ф.-м.н., проф., зав. кафедрой ПФ ФТИ, председатель секции № 32.Вергун А.П. д.ф.-м.н., профессор кафедры ТФ ФТИ, сопредседатель секции № 33.Гоголев А.С. к.ф-м.н., н.с. кафедры ПФ ФТИ, сопредседатель секции № 34.Кулешов В.К. д.т.н., профессор кафедры ФМПК ИНК, председатель секции № 35.Бразовский В.В. к.т.н., докторант ИНК, зам. председателя секции № 36.Калиниченко А.Н. ст. преподаватель каф. ФМПК ИНК, зам. председателя секции № 37.Заворин А.С. д.т.н., профессор, зав. кафедрой ПГСиПГУ ЭНИН, председатель секции № 38.Беляев Л.А. к.т.н., доцент, зав. кафедрой АТЭС ЭНИН, сопредседатель секции № 39.Тайлашева Т.С. к.т.н., ст. преп. кафедры ПГСиПГУ ЭНИН, сопредседатель секции № 40.Кухта М.С. д.ф.н., профессор кафедры АРМ ИК, председатель секции № 41.Серяков В.А. ассистент кафедры АРМ ИК, сопредседатель секции № 42.Дронов В.В. инженер кафедры АРМ ИК, сопредседатель секции № 43.Громов А.А. д.т.н., профессор кафедры ТСН ИФВТ, председатель секции 44.Митина Н.А. к.т.н., доцент кафедры ТСН ИФВТ, сопредседатель секции 45.Степанов А.А. д.ф.н., профессор кафедры философии ТГПУ, председатель Круглого стола «Философия техники»

46.Громов А. А. д.т.н., профессор, зам. проректора по НРиИ, председатель Круглого стола «Мобильность молодых ученых и развитие международных научных связей»

47.Решетова А.А. к.т.н., начальник отдела ОМИП НУ, сопредседатель Круглого стола Мобильность молодых ученых и развитие международных научных связей»

СОСТАВ РЕДАКЦИОННОЙ КОЛЛЕГИИ 1. Зольникова Л.М., нач. отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ, ученый секретарь конференции 2. Сидорова О.В., эксперт отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ 3. Сивков А.А., д.т.н., проф. кафедры ЭСПП ЭНИН, председатель секции № 4. СилушкинС.В., ст.преп. кафедры КИСМ ИК, председатель секции № 5. Мойзес Б.Б., к. т. н., доцент кафедры АРМ ИК, председатель секции № 6. Муравлев О.П., д.т.н., профессор кафедры ЭМКМ ЭНИН, председатель секции № 7. Евтушенко Г.С., д.т.н., профессор, зам.директора ИНК, председатель секции № 8. Зенин Б.Б., к. т. н., доцент кафедры ММС ИФВТ, председатель секции № 7. Рудницкий В.А., к. т. н., доцент кафедры ИКСУ ИК, председатель секции № 8. Потылицын А.П., д.ф.- м.н., профессор, зав.кафедрой ПФ ФТИ, председатель секции № 9. Кулешов В.К., д.т.н., профессор кафедры ФМПК ИНК, председатель секции № 10.Заворин А.С., к.т.н., профессор, зав. кафедрой ПГСиПГУ ЭНИН, председатель секции 11.Кухта М.С., д.ф.н., профессор каф. АРМ ИК, председатель секции № 12.Громов А.А., д.т.н., профессор каф. ТСН ИФВТ, председатель секции СЕКЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»





Секция 1: Электроэнергетика HYSTERESIS AND ITS INFLUENCE ON THE CREATION OF FERRORESONANCE Batora B., Toman P., Topolanek D., Belatka M.

Brno University of Technology, Czech Republic, Brno, Technick 2848/ Email: Branislav.Batora@phd.feec.vutbr.cz The magnetic flux arising in the magnetic cir INTRODUCTION cuit induces in the field coil harmonic voltage of The effort to decrease the power dissipa the same value tion in the energetic system stemming from increas d i ing ecological and economical requirements is the u i t N U m sin t reason of the growing frequency of occurrence of dt various incidental phenomena. It is important to Instantaneous value of the magnetic flux is consider the system as a whole, so it is necessary to take into account the fact that lowering the power Um U i sin t dt m cos t dissipation will lead to absorption in the system.

N N However, that results in increasing and lengthening the system’s response to any change, and therefore U m sin t also to the character of transient phenomena. In the N electric power system these are usually a short-term increase or decrease in voltage. It can also happen As the previous equation shows, the progress of that as a result of a change in the system, the volt the magnetic flux is harmonic, but lags behind the age will increase permanently, which might have a voltage by a quarter of the period. The magnetizing destructive effect on most electrical appliances.

current, whose progress is shown in fig.2, corre sponds with the harmonic magnetic flux.

NON-LINEAR ELEMENTS An especially dangerous kind of overvolt age is the overvoltage occurring as a result of reso nance in a part of the system. The electric power system can be regarded as an electrical circuit, which includes to a great extent non-linear induct ances and capacitances. The main factors in the non-linearity of inductance are especially trans formers, iron core inductors and other elements of an electric power system. Long power lines, re straining condensers, on the other hand, introduce non-linearity to the capacitance of the circuit. As a result of the presence of the above mentioned non linearities, resonance occurs in case specific condi Fig.2. Time behaviour magnetizing current tions are fulfilled. The conditions for the creation of ferroresonance are shown in this fig.1:

The biggest influences on the non-linearity in an iron core are shown in this scheme:

Fig.1.The conditions for the creation ferroreso nance The resonance caused by non-linear inductance, such as an iron coil inductor, is called ferroreso nance. The overvoltage caused by this ferroreso nance is called ferroresonance overvoltage.

Fig.3.Influences on the non-linearity DEFORMATION OF ELECTRICAL VALUES IN CIRCUITS WITH ELEMENTS WITH AN IRON CORE HYSTERESIS When connecting a magnetic circuit field coil with an iron core, with N number of coils, to a Manifests itself in magnetic circuits by hystere source of harmonic voltage sis losses. Hysteresis losses are caused by warming of the coil core by the passage of an alternating u t U m sin t Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика current and are proportional to the area of the hyste resis loop. When describing the non-linear charac teristics with regard to hysteresis, it is necessary to take into account the dependence of the current not only on the magnetic flux but also on its derivation.

Therefore it stands that:

u R i, ` N The results of the simulation with zero input i, ` ia i H, ` condition for the magnetic flux are shown in the following graph1 (without hysteresis) and graph The current component ia is so called (with hysteresis).

backbone of a hystersis loop. The component d i H, represents so called small hystersis dt loop and is limited by the width of the main hyster d sis loop ih iH, ih. To simplify the dt mathematical model we assume, that the small hys tersis loop is a mere horizontal segment and it stands that:

i H, ` ih sgn Since the sgn function is a continuous function we can adjust the equation as follows:

u R ia f ih sgn N The resulting state equation:

u R ia f 1 N R u dz ih, ia N R where dz ih, x is the dead zone within the CONCLUSIONS range ih. The current of the small hystersis loop In the age, when economic and ecologic views of electric power systems are increasingly i H corresponds with that signal component which topical, we are trying to minimize costs both of did not participate in the magnetic flux integration, production and transfer of electrical energy. By as it was withheld in the dead zone, i.e.

lowering the power dissipation in the course of u u electrical energy transfer, the system becomes more i H ia dz ih, i a sensitive to the consequences of various transient R R phenomena. Therefore it is important to minimize It is worth noticing that the flux extremes are their impact as much as possible by using various flat (during the change of polarity the flux goes filters and surge diverters.

through the hystersis via the small hystersis loop). Acknowledgments The value of the generated voltage uind = N·d /dt is The paper includes the solution results of the therefore in this area zero, and the voltage u is reg- Min-istry of Education, Youth and Sport research istered only on the resistance, i.e. u = i·R. project No MSM 0021630516.

References:

State scheme:

[1] KARBAN, P. Vpoty a simulace v programech Matlab a Simulink, Brno: Computer Press, Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТОЧЕК РАЗМЕЩЕНИЯ И МОЩНОСТИ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ ПУТЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ «КОЭФФИЦИЕНТОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ» ВЕЛИЧИНЫ ПОТЕРЬ И УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯК ИЗМЕНЕНИЯМ ВЕЛИЧИНЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Акимжанов Т.Б.

Научный руководитель: Харлов Н.Н., к.т.н., доцент Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: http://www.tigerofkz@mail.ru Силами сотрудников «Регионального учебно- На основе проведенных измерений, выполненных в научно-технологического центра ресурсосбережения» рамках договора [1], были выявлены все расчетные при Национальном Исследовательском Томском Поли- нагрузки подстанций подключенных к электрической техническом университете было проведено инструмен- сети «Татаурово – Могойто». Расчетные нагрузки опре тальное обследование электрических сетей 110/35/10 кВ делены для трех характерных периодов суток: утреннего филиала ОАО «МРСК Сибири» - «Бурятэнерго». Целью максимума нагрузок (9-00), вечернего максимума нару данного инструментального обследования является зок (23-00) и ночного минимума нагрузок (4-00). Данные снижение потерь активной мощности и электроэнергии расчетные нагрузки используются для дальнейших рас в сети 110/35/10 кВ и улучшение качества напряжения четов по выбору оптимального места и мощности уста за счет улучшения качества управления реактивной новки реакторов.

мощностью. В качестве основного средства расчетов применялся Для достижения поставленной цели необходимо программный комплекс ДАКАР.

обеспечить балансы реактивной мощности. Балансы В табл. 1. приведены результаты расчетов перечис реактивной мощности подстанций 110 кВ складываются ленных коэффициентов чувствительности по отноше из расходной части реактивных нагрузок подстанций, нию к изменению реактивных нагрузок на подстанциях приложенных к шинам 10(6) и 35 кВ и потерь реактив- «Могойто», «Баянгол», «Усть-Баргузин», «Прибайкаль ной мощности в понижающих трансформаторах. При- ская». Наибольшее значение имеют коэффициенты чув ходная часть баланса обеспечивается реактивной мощ- ствительности первых трех подстанций, что означает, ностью источников и генерацией реактивной мощности что на данных подстанциях шунтирующие реакторы линиями. Поскольку нагрузки электрической сети 110 могут использоваться наиболее эффективно как для кВ без проведения определенных мероприятий не обес- снижения потерь, так и для регулирования напряжения.

печивают требуемое потребление реактивной мощности, Эффективность использования реакторов на подстанции балансы устанавливаются на повышенном напряжении в «Прибайкальская» заметно ниже.

ряде случаев опасном для подстанционного оборудова- Таблица 1. Значения коэффициентов чувствительно ния. При «естественных» нагрузках подстанций сти потерь активной мощности и максимального напря 110/35/10(6) кВ и 110/10(6) направление потоков реак- жения к реактивной мощности компенсирующих тивной мощности в линиях, как правило, не совпадает с устройств на подстанциях транзита «Татаурово» – «Мо направлением потоков активной мощности. Обеспече- гойто», (лето 2010 года) (нормальная схема питания) ние балансов реактивной мощности на более низких U max, кВ P, МВт U P, уровнях напряжения и изменение направлений реактив- - Q Q Под- 0, 1, -1, 0, 1, ных потоков обеспечивается путем подключения в 1, кВ стан- МВт МММ М М определенных узлах сети дополнительных реактивных М ция В В Ва Ва Ва МВар МВар нагрузок в виде шунтирующих реакторов. В ар ар р р р Рассмотрим возможность снижения потерь и улуч- ар шения качества электрической энергии в электрической 09: сети 110 кВ «Татаурово – Могойто» путем оптимально Мо- 0. 0. 0. 12 12 12 - го размещения шунтирующих реакторов на шинах 10 кВ гойто 95 87 82 1.2 0.0 0.0 0.06 0. подстанций. Для определения наиболее перспективных 2 8 1 13 00 00 55 с данной точки зрения подстанций исследуются «коэф Баян- 0. 0. 0. 12 12 12 - фициенты чувствительности» величины потерь и уров гол 95 87 82 0.9 0.0 0.0 0.06 0. ней напряжения к изменениям величины реактивной 7 8 0 88 00 00 85 мощности. Данные коэффициенты представляют собой Усть- 0. 0. 0. 12 12 12 - частные производные потерь электроэнергии в сети и Баргу- 93 87 83 0.4 0.0 0.0 0.05 0. максимальных напряжений в одном из узлов сети. Для зин 3 8 2 73 00 00 05 их вычисления проводятся расчеты режимов при есте При- 0. ственных нагрузках и поочередно расчеты режимов при 0. 0. 12 12 бай- 87 0.0 0. измененных нагрузках подстанции в стороны уменьше- 88 87 0.3 0.0 0. каль- 8 00 ния и увеличения реактивной мощности (±1 МВАр). По 1 2 33 00 ская полученным значениям и определяются частные произ водные.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика На рис. 1, 2, 3 и 4 в графическом виде приведены 0. зависимости потерь активной мощности в сети Потери в сети 110 кВ (МВт) 0. кВ от величины реактивной мощности на шинах 0. кВ подстанций соответственно «Могойто», «Баян гол», «Усть-Баргузин», «Прибайкальская» для утрен- 0. него максимума.В таблице 2 представлена сводная 0. информация об оптимальном использовании шунти- 0. рующих реакторов на шинах 10 кВ подстанций, поз- 0. воляющая окончательно оценить и сравнить оказыва- -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 емый шунтирующими реакторами эффект. Реакт ивная мощность на шинах 10 кВ п/ст. "Прибайкальская" (МВАр) Рис. 4. Зависимость потерь активной мощности в сети 110 кВ от реактивной мощности на шинах 10 кВ под 1. 1. станции «Прибайкальская» (09:00) Потери в сети 110 кВ (Мвт) 1. Таблица 2. – Сводная таблица эффекта шунтиру 0. ющих реакторов на шинах 10 кВ подстанций при 0. утреннем максимуме.

0. Потери в 0. Напряже сети при Оптималь- ние сети -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 опти ная реак- при опти Реакт ивная мощность на шинах 10 кВ п/ст. "Могойто" (МВАр) мальной Подстанция тивная мальной реактив Рис. 1. Зависимость потерь активной мощности в мощность, реактив ной мощ сети 110 кВ от реактивной мощности на шинах 10 кВ МВАр ной мощ ности, подстанции «Могойто» (09:00) ности, кВ МВт Могойто 4 112,229 0, 1. Баянгол 4 113,683 0, 1. Потери в сети 110 кВ (Мвт) Усть 1. 5 114,809 0, Баргузин Прибай 0. 6 119,162 0, 0. каль-ская 0. 0. Для установки шунтирующих реакторов в утрен ний максимум наилучшим образом подходит под -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 Реактив ная мощност ь на шинах 10 кВ п/ст"Баянгол" (Мвар) станция «Баянгол». Оптимальная реактивная мощно сти в данном случае составляет около 4 МВАр. Уро Рис. 2. Зависимость максимальных напряжений в вень потерь в сети при этом составляет около 0, сети 110 кВ от реактивной мощности на шинах 10 кВ МВт, уровень напряжения на шинах 110 кВ – нахо подстанции «Баянгол» (09:00) дится в допустимых пределах (113,683 кВ).

Список литературы 1. Потери в сети 110 кВ (МВАр) 1. 1. Проведение работ по режимным замерам и расче там режимов компенсации реактивной мощности в 0. электрических сетях. Том 4 «Повышение качества 0. управления реактивной мощностью и разработка 0. мероприятий для снижения потерь электрической 0. энергии в сети филиала МРСК Сибири «Бурятэнер -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 го»: отчет о НИР (х/д тема 22-96/10 «У»)/ Националь Реакт ивная мощность на шинах 10 кВ п/ст. "Усть-Баргузин" (МВА р) ный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ). Региональный учебно Рис. 3. Зависимость максимальных напряжений в научно-технологический центр ресурсосбережения;

сети 110 кВ от реактивной мощности на шинах 10 кВ рук. Харлов Н.Н.;

исп.: Литвак В.В.-Томск, 2010. – подстанции «Усть-Баргузин» (09:00) с.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВЫХ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ Бедретдинов Р.Ш., Соснина Е.Н.

Научный руководитель: Соснина Е.Н., к.т.н., доцент Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 603950, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Минина, E-mail: sosnina@nntu.nnov.ru 1) ИБП с переключением (Off-Line UPS);

Применение систем бесперебойного электро снабжения позволяет предотвратить перебои в 2) ИБП, взаимодействующий с сетью (Line Interactive UPS);

работе и выход из строя ответственных потре бителей электроэнергии. Такие системы строят- 3) ИБП с двойным преобразованием энергии (On-Line UPS).

ся на основе источников бесперебойного пита ния (ИБП), источников резервного питания и На рис. 1 приведены структурные схемы ука автономных резервных источников, например, занных типов ИБП [1].

а) дизель-генераторных установок.

В таблице 1 приведена классификация и область применения ИБП.

Фильтр Отключатель Фильтр Таблица 1 Вход Классификация и область применения ИБП Трансформатор Сред- Боль- импульсов шумов Малой ней шой мощно- Блок анализа Мощность мощно- мощно- Выход сти Параметры сти сти (0,25- (3-10 (10 кВА кВА) кВА) и более) Выпрямитель Инвертор 1:

+ + – б) 1 Батарея Конфигурация 3:

входных/выходных – + + фаз 3: Байпас – + + Автономный + + + Блок управления 530 530 Время резервного пи- мин;

мин;

мин;

тания 0,52 0,52 0,52 Инвертор Выпрямитель Выход 4 ч. 4 ч. 4 ч. Вход Сфера быта + – – Серверы, сетевое обо + + – Статический в) рудование переключатель Батарея Рис.1. Структурные схемы ИБП: а) Off-Line Телекоммуникации – + + UPS;

б) Line-Interactive UPS;

в) On-Line UPS Тяжелая промышлен – – + ность Off-line UPS (рис.1, а) – это самые дешевые и Основными электроприемниками сферы быта простые ИБП. Применяется для защиты некри являются ПК, ноутбуки, сетевое оборудование, тичной нагрузки от отключения напряжения в принтеры, бытовая звуковоспроизводящая ап районах со стабильным напряжением без серь паратура. К следующей группе электроприем езных помех.

ников относятся серверы, сетевое оборудование, Line-interactive UPS (рис.1, б) – данные ИБП системы медицинской диагностики и управле средние по стоимости и самые распространен ния, образование, банковские системы, терми ные на рынке ИБП. Применяется для защиты не налы, устройства автоматики. Телекоммуника очень ответственной нагрузки в районах, не ция включает в себя базовые телекоммуникаци имеющих серьезных помех.

онные станции, межсетевые коммуникации, On-Line UPS (рис.1, б) – это ИБП с максималь системы теле- и радиовещания. К сфере тяже ным классом защиты. Применяется для защиты лой промышленности относится энергетика, критичной ответственной нагрузки в районах с нефтегазовая промышленность, телекоммуни серьезными помехами.

кационные центры.

Проведен сравнительный анализ рассмотренных В настоящее время наиболее распространены ИБП [3], показавший., что on-line ИБП по свой ИБП следующих типов защит:

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика ствам заметно отличаются от ИБП других ти пов. Онлайновые машины гарантируют полную защиту от всех возникающих аварий, в отличие от ИБП off-line и line-interactive, которые, например, не защищают от сбоев, вызванных нестабильностью частоты.

Следует отметить, однако, что широко исполь зуемые подходы не позволяют оказывать актив ное воздействие на компенсацию возможного отрицательного влияния установок потребите лей на параметры качества электрической энер гии, питающей сети, а также на эффективность её использования. Устройство сопряжения Предлагается принципиально новая технология для бесперебойного электроснабжения потреби- Рис.2. Структурная схема устройства сопряже телей на основе комплексного использования ния новых и возобновляемых источников энергии В состав дополнительной линии входят: ЕН – (ветрогенератор, солнечные батареи и др.), об- емкостной накопитель;

ЗРУ – зарядно-разрядное щепромышленной сети, автономного генератора устройство;

ШИП – широтно-импульсный пре (дизель-генератор) и накопителей энергии [2]. В образователь;

АИН – автономный инвертор отличие от существующих схемотехнических напряжения;

Ф – фильтр. Емкостной накопитель решений, использующих последовательное пре- является источником питания автономного ин образование параметров электрической энергии, вертора напряжения. Зарядно-разрядное устрой предлагается архитектура On-line, состоящая из ство обеспечивает сопряжение выходных пара двух параллельных линий преобразования, ре- метров напряжения ветроэлектрогенератора с гулирования и стабилизации параметров элек- ЕН через промежуточную буферную аккумуля трической энергии. Линии питания, объединен- торную батарею (АБ), солнечных батарей с АБ, ные на выходных трехфазных шинах, работают АБ с ЕН. ШИП производит заряд конденсаторов синхронно на общую нагрузку. На основе пред- ЕН от топливных элементов (ТЭ). Стрелки на ложенной технологии создан эксперименталь- линиях связи структурной схемы УСИЭ (рис.2) ный образец устройства сопряжения разнород- обозначают направления потоков мощности ных источников энергии с потребителем электрической энергии между отдельными (УСИЭ) мощностью 10 кВА. На рис.2 показана структурными элементами и источниками пита структурная схема УСИЭ. ния. АИН помимо электропитания потребителя Постоянство питания нагрузки обеспечивается от различных источников электроэнергии может за счет поочередного подключения одного из поддерживать качество электрической энергии, двух первичных источников электропитания: регламентируемое ГОСТ 13109-97.

основная сеть – единая энергосистема (ЕЭС);

Предложенная технология позволяет обеспечить резервный автономный источник (дизель- бесперебойность электроснабжения потребите генератор ДГ). лей, требуемое качество электроэнергии, повы Линия основного преобразования, являющаяся сить эффективность использования альтерна базовым блоком, состоит из следующих узлов: тивных источников энергии, расширяя область БЭМП – устройство измерений, контроля и за- их применения, как в быту, так и на производ щиты (подключаемый внешний модуль);

АВР – стве.

устройство автоматического включения резерв- Список литературы ного питания;

ТТС – трансформаторно- 1. Источники бесперебойного питания.

тиристорный стабилизатор переменного напря- Сетевые фильтры. -М.: МИРЭА, 2008. жения. Дополнительная линия преобразования 11с.

предназначена для подключения устройств ак- 2. Система бесперебойного энергоснаб кумулирования электроэнергии и альтернатив- жения, патент на полезную модель № ных источников электропитания. 78012, 10.11.2008 г.

3. Бедретдинов Р.Ш., Соснина Е.Н. Техни ческие решения по обеспечению беспере бойного электроснабжения потребителей электроэнергии XVI Нижегородская сес сия молодых ученых. Технические науки:

Материалы докладов. –Н.Новгород: Изд.

Гладкова О.В., Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ДИАФРАГМЕННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ Какауров С.В., Юдин А.С.

Научный руководитель: Суворов И.Ф. д.т.н., профессор Читинский государственный университет, 672039, Россия, г.Чита, ул. Александро-Заводская, E-mail: unc@chita.ru С быстрым развитием современного общества процесса обеззараживания воды является при постоянно возрастают потребности в воде во обретение водой бактерицидных свойств, бла всех секторах хозяйствования. Поэтому все годаря которым появляется возможность обез большее значение приобретают задачи ком- зараживать другие зараженные бактериями сре плексного и рационального использования вод- ды как жидкости, так и твердые поверхности.

ных ресурсов, усиление борьбы с загрязнением Можно отметить тот факт, что обработанная источников водоснабжения, а так же повышение ДЭР вода имеет ряд лечебных ранозаживляю эффективности и качества очистки и обеззара- щих свойств, которые в настоящее время до живания сточных вод за счет разработки и со- конца не исследованы.

вершенствования передовых технологий. Процесс обеззараживания воды ДЭР со Среди известных методов обеззаражива- провождается комплексным воздействием на ния воды наибольшее распространение, несоиз- микроорганизмы, включающим как химическое, меримое по масштабам с другими методами, так и физическое воздействие. Во время обра получило хлорирование с использованием в ботки воды ДЭР образуются химические эле основном жидкого хлора, а также хлорной изве- менты, такие как перекись водорода Н2О2 и ио ны меди Cu+. Концентрация образования ука сти и гипохлорита кальция. Однако хлорирова ние не обеспечивает дезинфекцию воды от спо- занных продуктов зависит от химического со рообразующих организмов и большинства ви- става обрабатываемой воды, геометрических русов. Кроме того, давно установлено, что хло- параметров обрабатывающего реактора, вели рирование воды приводит к образованию в ней чины приложенного напряжения, скорости об многих побочных хлорсодержащих веществ, рабатывания воды и затраченной на обработку обладающих высокой токсичностью мутагенно- энергии. Физическими факторами обрабатыва стью и канцерогенностью. ния воды являются гидроудары, возникающие в Перспективными в настоящее время яв- результате образования ДЭР, электромагнитные ляются методы обеззараживания жидкостей, поля, возникающие во время подачи высокого основанных на электрических разрядах в жид- напряжения на электроды, тепловое воздействие костях. Разновидностью подобного разряда яв-, возникающее в результате вскипания воды и ляется диафрагменный электрический разряд парообразования в стримере разряда.

(ДЭР), в канале которого возникают эффекты В лаборатории внедрения энергосберега кавитации, образуются активные радикалы, пе- ющих технологий в настоящее время ведутся рекись водорода, озон, УФ-излучение, а так же работы по выявлению бактерицидных свойств происходит диффузия ионов металла с поверх- обработанных ДЭР растворов с точки зрения ности электродов. влияния на микроорганизмы ионов меди и пере Комплексное воздействие перечисленных киси водорода. С этой целью производилось компонентов в настоявшее время объединено сравнительное определение бактерицидных термином «процессы глубокого окисления» свойств обработанных ДЭР модельных раство (Advanced Oxidation Processes), способные, за ров K2SO4 и чистой питьевой воды. На электро счет синергизма отдельных компонентов, очи- ды подавалось напряжение 1600 - 1800В. Ско щать воду от различных примесей, в том числе рость движения жидкости через диафрагму со и микроорганизмов до очень низких концентра- ставила 0,07 м/с. Обработанную диафрагмен ций. ным электрическим разрядом воду добавляли к Обработанная электрическим разрядом суспензии санитарно-показательного микроор вода становится своего рода бактерицидным ганизма (E.coli штамм № 25922) с концентраци ей 106 кл/мл в соотношении 1 часть обработан агентом, при добавлении которого в определен ной пропорции в зараженную микроорганизма- ной воды к 10 частям суспензии. Предваритель ми воду можно достичь ее полного обеззаражи- но в обработанной воде определялось содержа вания. ние перекиси водорода и ионов меди и затем Разработка установки обеззараживания пересчитывалось в соответствии с полученным воды ДЭР имеет большую актуальность на се- разведением.

годняшний день. В результате обработки воды в Зависимость обеззараживающей способ данной установке происходит почти полное ее ности обработанной воды в отношении бакте обеззараживание от бактерий, при этом вода не рий E.coli, определяемая как Lg Nk N0,(где N0 – подвергается структурным изменениям. Боль начальная концентрация бактерий в воде, Nk – шим положительным эффектом в результате конечная концентрация жизнеспособных бакте Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика ет 0,3 кВт.ч/м3. По нашему мнению это возмож рий) от времени экспозиции представлена на рисунке 1. но достичь в результате использования импуль Снижение концентрации ионов меди и пе- сного источника питания вместо источника пи рекиси водорода в воде питьевого качества по тания переменного напряжения.

сравнению с дистиллированной водой объясня- Применение импульсного источника пи ется наличием в питьевой воде различных хи- тания позволит снизить потребление электриче мических примесей, таких как Cl, PO4, Na, кото- ской энергии за счет сокращения потерь на рые, как было показано ранее, ухудшают выход нагрев воды.

перекиси водорода и ионов меди. Переменное напряжение промышленной частоты имеет вид синусоиды, образование раз ряда происходит при амплитудном значении напряжения, при всех остальных значениях напряжения разряда не происходит, в это время через воду по замкнутому контуру протекает рабочий ток, вызывающий нагревание всего объема обрабатываемой воды. Результатом та кого воздействия является нагревание воды до 70°С. Применение импульсного источника пи тания с регулируемой скважностью импульсов позволит устранить этот эффект.

Рисунок 1. Зависимость обеззараживающей способности обработанной воды в отношении бактерий E.coli Из графика на рисунке 1 видно, что мак симальной обеззараживающей способностью обладает дистиллированная вода, обработанная диафрагменным электрическим разрядом при напряжении на электродах 1800В, а наихудшей – питьевая вода, обработанная диафрагменным разрядом при напряжении 1600В. Тем не менее, Рисунок 2. Установка обеззараживания воды после экспозиции в течение 30…40 минут уда ДЭР.

ется достичь почти 100% обеззараживающего Создание серийного промышленного про эффекта.

изводства установки обрабатывания воды ДЭР Из полученных данных определена мини принесет экономическую и экологическую мально необходимая концентрация перекиси пользу. Основной причиной отсутствия данной водорода в обработанных ДЭР модельных рас разработки в промышленности является ее зна творах и воде питьевого качества (1,4 мг/л) и чительное электропотребление. Применение концентрация ионов меди 0,04 мг/дм3 при кото данной разработки в водоочистных и водо рых обеспечивается необходимый бактерицид охранных организациях позволит значительно ный эффект.

улучшить качество очищаемой воды, в резуль Также проводятся исследования нового тате чего вода станет экологичней, на порядок типа реактора и импульсного источника пита снизиться концентрация бактерий. Все вышепе ния, внешний вид которых изображен на рисун речисленные мероприятия повысят уровень ке 2. Исследования направлены на уменьшение экологии и здоровья населения планеты.

потребления электроэнергии на порядок. В настоящее время электропотребление составля Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ ЭЭС ТАДЖИКИСТАНА Л. С. Касобов Научный руководитель д.т.н., профессор А.Г.Фишов Новосибирский государственный технический университет, 630092, Россия г. Новосибирск, пр. К. Маркса, loiknstu@mail.ru При традиционном подходе к решению зада- сти в различных сечениях ЭЭС устанавливается чи выбора управляющих воздействий (УВ) для на основании многократных расчетов предела предотвращения нарушений устойчивости их передаваемой мощности при принятом пути определение производится на основании рас- утяжеления исходных режимов.

четов статической и динамической устойчиво- Для аналитического определения областей сти электроэнергетических систем (ЭЭС). Це- статической устойчивости сложная ЭЭС Таджи лью данной работы является проверка возмож- кистана рассматривались как двух и трехма ности аналитического определения областей шинный эквивалент относительно исследуемых допустимых по условиям статической устойчи- сечений. С помощью программы TKZ3000 было вости режимов для ЭЭС Таджикистана при вы- проведено эквивалентирование схемы ЭЭС и боре управляющих воздействий централизован- найдены взаимные проводимости узлов ЭДС ной автоматики предотвращение нарушения эквивалентных генераторов, области устойчи устойчивости. Для этого ставились и решались вости для которых определялись аналитически.

следующие задачи: Полученные аналитические выражения для об 1.определение областей предельных допусти- ластей предполагается использовать в ЦПА мых установившихся режимов электрической ЭЭС Таджикистана.

сети в координатах узловых активных мощно- Ниже приведены результаты моделирования стей для заданного множества предполагаемых областей устойчивости сложной ЭЭС Таджи ее состояний;

кистана при ее 3-х узловом представлении. В 2.выявление подобласти нормальных режимов состав каждого узла входят генераторы, элек ЭС, для которой при нарушениях структуры тропотребители, источники реактивной мощно электрической сети необходимы управления, сти. Все параметры ЭЭС приведены к напряже содержащие отключение нагрузок в узлах;

нию 500 кВ. Эквивалентная структурная схема и 3.выбор управлений для заданных режимов из выбранные контрольные сечения ЭЭС (на рис. этой области и проверка достаточности ресурса обозначены как Сечение I, II и III) показаны на управления;

рисунке 1.

4.оценка запасов устойчивости, определяемых в соответствии [1], для рассматриваемого режима ЭЭС.

Для сопоставления запасов по статической и динамической устойчивости выполнены вычис лительные эксперименты с использованием программы MUSTANG.WIN, предназначенной для моделирования установившихся и переход Рис. 1 Эквивалентная 3-х узловая модель ных электромеханических режимов в ЭЭС.

ЭЭС Таджикистана и выбранные сечения.

Анализ полученных результатов показал, что требование сохранения устойчивости ЭЭС при В составе Сечения I – две ВЛ 500 кВ и три ВЛ нормативных возмущениях I группы без 220 кВ. В составе Сечения II - две ВЛ 500 кВ и средств ПА выполняется, причем предельные по одна ВЛ 220 кВ. В составе Сечения III - четыре динамической устойчивости перетоки в рас ВЛ 220 кВ.

сматриваемых сечениях практический совпада ют с предельными перетоками по статической устойчивости.

Для выбора управлений по условиям устой чивости, прежде всего, необходимо решить за дачу определения границ ее области.

При управлении режимами ЭЭС в качестве ограничений по статической устойчивости при нимают условия апериодической статической устойчивости с некоторым заданным коэффи циентом запаса.

В существующей расчетной практике взаи мозависимость предельных перетоков мощно Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика P 3 P1 P 2 P13 P 23 13 sin 1 23 sin Рис.2. Границы предельных и допустимых нор При этом область устойчивости определялась из мальных и послеаварийных режимов.

условий максимума и минимума Р1, Р2 в коор 1 f ( 2 ) при 3 0 (const), а динатах Получение областей предельных режимов ЭС затем в координатах P1=f(P2). Вид этих обла Для определения границы ОУ в качестве стей показан на рис.2. Области устойчивости математической модели ЭЭС используется мат- были получены для схем сети с отключением рица СВП. семи ЛЭП. Выбор УВ производился с исполь зованием полученных областей устойчивости.

Структура генерации ЭЭС Таджикистана (доминирование гидрогенерации) позволяет использовать в качестве УВ отключение генера ции (ОГ). При этом выбор УВ, обеспечиваю щих статическую устойчивость послеаварийных Рис.3 Преобразованная 3-х узловая схема. установившихся режимов и устойчивость ди При неучете потерь в сети для узловых мощ- намических переходов в ЭЭС, возможен с ис ностей и перетоков по связям справедливы сле- пользованием аналитически определенных дующие выражения: границ областей устойчивости. Проведенный анализ и определение областей устойчивости P 1 P 12 P позволяют построить алгоритм управления ре P 2 P 23 P 12 жимами ЭЭС Таджикистана для предотвраще ния нарушений устойчивости путем отключения P 3 P 13 P 23 P 1 P части гидрогенераторов.

P1P 2 P 3 0 Выводы 1.Структура ЭЭС Таджикистана позволяет отра При постоянстве напряжений в узлах каж зить ограничения по устойчивости в виде сово дая из узловых мощностей представляется как купности аналитически определяемых областей.

функция углов между напряжениями узлов:

2.Структура генерации ЭЭС Таджикистана поз P i P mij sin( i j ), воляет использовать в качестве основных УВ ЦПА - ОГ ГЭС.

где Pm - предел мощности электропередачи;

Литература i - угол напряжения i - го узла ЭС.

Таким образом, для ЭС запишем: 1. Методические указания по устойчивости UU энергосистем: утв. Министерством энергети P 12 1 2 sin( 1 2 ) 12 sin 12 ки X 12 РФ 30.06.2003.-14с.

UU 2.Структурный анализ электроэнергетических P 13 1 3 sin( 1 3 ) 13 sin 13 систем: В задачах моделирования и синтеза / X 13 Абраменкова Н.А., Воропай Н.И., Заславская UU Т.Б.-Новосибирск: Наука.Сиб.отд-ние, 1990. P 23 2 3 sin( 2 3 ) 23 sin 23 224с.

X 23 3. Чебан В.М., А.К. Ландман, А.Г. Фишов 3 =0, так как узел 3 учитываем как ШБМ. Управление режимами электроэнергетиче ских систем в аварийных ситуациях:

P 1 12 sin( 1 2 ) 13 sin 1 Учеб.пособие для электроэнергет. спец. вузов М.: Высш.шк., 1990-144 с.:ил.

P 2 P12 P 23 12 sin( 1 2 ) 23 sin Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика РАСЧЕТ ПОТЕРЬ НА ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ В ТРАНСФОРМАТОРНЫХ УСТРОЙСТВАХ Кириллов А. А.

Научный руководитель: Юдин В. В., д. т. н., профессор Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева, 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, д. 53. Ярославская область E-mail: andrey_kirillov_87@mail.ru В ряде случаев отсутствие математических вы H (sin( t )n sin t ) H s, ражений, описывающих частные гистерезисные петли, не позволяет получать достаточно точ ные значения потерь энергии на перемагничи- B sin( t )Bs вание. Нами предложен комбинированный под ход к построению частной гистерезисной петли, то есть использование, как математической мо где HS – напряженность насыщения;

BS – индук дели, так и вычислительных средств программ ция насыщения;

t – параметр;

, n – коэффици ной среды моделирования MatLab. На рис. енты, определяющие форму петли.

показано окно программы, позволяющей вы числить потери на гистерезис. Входными явля ются четыре параметра: напряженность насы При построении используется условие: любая щения магнитного поля, магнитная индукция частная петля должна быть заключена внутри насыщения, минимальная и максимальная полной.

напряженность внешнего магнитного поля. Ре зультатом программы является величина, равная Программа работает по следующему алгоритму.

энергии, затраченной на гистерезис за один Из диапазона изменения внешнего магнитного цикл перемагничивания в единице объема. поля берется максимальное по модулю значе ние, по которому строится полная петля Для построение предельной и полной петель (рис.2а). Из верхней половины полной петли гистерезиса используется параметрическая мо выбираются значения, входящие в заданный дель следующего вида:

диапазон изменения внешнего поля. По этим значения выбираются пределы изменения маг нитной индукции bmin … bmax.

Рис. 1. Окно программы Затем из нижней половины полной петли берется отрезок, соответствующий диапазону изменения магнитной индукции. Из выделенных верхнего hV и нижнего hN отрезков полной петли строится частная петля. Порядок действий следующий.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика Верхний отрезок принимается как верхний уча- W BdH сток частной петли. Нижний участок h строит ся, исходя из положения, что он начинается на верхнем участке частной петли (при B=bmin) и По значениям верхнего и нижнего участков стремится к нижнему отрезку полной петли, частной петли численным интегрированием с причем скорость приближения непостоянна:

помощью встроенных в среду MatLab функций сначала высокая, потом снижается при прибли рассчитывается площадь частной петли, что и жении к нижнему отрезку полной петли. Для будет конечным результатом работы програм построения точек нижнего участка частной пет мы.

ли применяется следующая функция:

Преимуществом данной работы является то, что частная петля при используемом алгоритме ни когда не выйдет за пределы полной, что отлича h' ( B )hV ( B) ет ее от модели Джаилса-Атертона, которая ис F ( B ) hN ( B )hV ( B ) пользуется частью исследователей с некоторы ми ограничениями.

Несомненно, повышается точность учета по Причем F(B) принимает значения, исходя из терь, так как в справочниках приводятся данные графика на рис. 2б. только для полной гистерезисной петли с опре деленной амплитудой индукции. Для примера, При B=bmin, F=0, т.е. h (bmin)=hV(bmin) площадь полной петли, полученной при воздей При B=bmax, F=1, т.е. h (bmax)=hN(bmax) ствии поля с напряженностью, изменяющейся в диапазоне [-H H], в 5 раз превышает площадь Площадь, ограниченная петлей гистерезиса, частной петли, полученную при воздействии численно равна энергии требуемой на цикл пе поля с напряженностью, изменяющейся в диа ремагничивания, т. е. количество энергии, кото пазоне [0 H], а, следовательно, также различа рое расходуется на перемагничивание за один ются и потери на перемагничивание.

цикл единицы объема, вычисляется по следую щей формуле:

Рис. 2. Иллюстрации к работе алгоритма программы Список литературы 2 Преображенский А. А. Магнитные материалы и элементы [Текст]: учебник для студентов ву 1 Мартынов Н. Н. Matlab 7. Элементарное вве зов / А. А. Преображенский, Е. Г. Бишард М.:

дение [Текст]: учебно-справочное издание / Н. Н.

Высш. шк., 1986. 352 с.

Мартынов – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. 416 с.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика РЫНОК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЧЕХИИ СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ Милан Клоубец Научный руководитель: доцент Вастл Чешский технический университет CVUT, Чешская Республика, г. Прага, ул. Зикова, E-mail: kloubec@wo.cz редача и распределение электроэнергии (есте Описывается сложившийся рынок ственно-монопольные функции). Кроме того, электроэнергии в Чешской Республике, в естественно-монопольных сферах происхо основные принципы его функционирова дит усиление государственного контроля.

ния, действующие на нем субъекты, их Вместе с тем крайне важной задачей явля функции и взаимоотношения, а так же ется постоянное развитие конкурентного рын возможности и условия торговли главным ка электричества, на котором складываются товаром – электроэнергией.

рыночные цены посредством спроса и пред ВВЕДЕНИЕ I.

ложения.

До начала 90-х годов 20-го века в мире III. СУБЪЕКТЫ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА преобладало мнение, что энергетика как одно РЫНКЕ целое представляет собой монопольную На рынке электроэнергии Чехии действует структуру, которая должна оставаться в госу несколько субъектов. С одной стороны это дарственной собственности и к которой не государственные энергетические органы, в относятся принципы рыночного хозяйствова частности Энергетическое регулирующее ния. Хотя было очевидно, что многие показа учреждение (ЭРУ) и Министерство промыш тели эффективности её работы значительно ленности и торговли. С другой стороны это хуже по сравнению с частным сектором эко участники самого рынка электричества, в ко номики.

торые входят:

Конкурентный рынок электроэнергии производители впервые появился в 1990 году в Великобрита собственники систем передачи нии, а годом позже Норвегия стала первым собственники систем распределения государством в мире, предоставившим режим оператор рынка электроэнергии неограниченной конкуренции на рынке элек продавцы электроэнергии троэнергии. В течение следующего десятиле конечные потребители тия к этому пришли многие другие государ Производитель ства и на сегодняшний день либерализация должен иметь лицензию на производство от электроэнергетики распространена в боль ЭРУ шинстве развитых и некоторых развивающих имеет законное право:

ся странах. Это, свидетельствует, что реформы - поставлять электроэнергию через передаю энергетики стали одной из главных тенденций щие и распределительные сети;

настоящего развития мировой экономики.

- поставлять электроэнергию, произве II. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ дённую собственной электростанцией для ОТРАСЛЬ В ЧЕХИИ внутреннего потребления и для потребления В электроэнергетической отрасли Чехии управляющими компаниями;

так же происходит этап широких реформ, - предлагать электроэнергию, произве главные цели которых заключаются в повы дённую собственной электростанцией, на су шении эффективности компаний отрасли, точном рынке электрической энергии «ОКО».

создании условий для её развития на основе Собственник системы передачи «ИEPS»

стимулирования инвестиций, обеспечении соответственно закону управляет системой надёжного снабжения потребителей электро электропередачи Чешкой Республики;

энергией.

обеспечивает передачу электричества по тер В связи с вышеизложенными целями реа ритории всей страны;

лизуются радикальные изменения: меняется обеспечивает международное сотрудниче система государственного регулирования от ство в рамках Единой европейской системы расли, формируется конкурентный рынок «UCTE»;

электроэнергии, возникают новые компании.

постоянно поддерживает баланс между про В ходе реформы так же преобразуется струк изводством и потреблением электроэнергии;

тура отрасли. Вместо прежних вертикально отвечает за содержание, восстановление и интегрированных компаний, выполняющих развитие системы электропередач.

все функции, образуются структуры, специа лизирующиеся на отдельных видах деятельно сти: производство и продажа электроэнергии (потенциально-конкурентные функции) и пе Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика Собственник системы распределения Конечный потребитель обеспечивает функционирование и развитие имеет право покупать электричество от дер системы распределения на территории, опре- жателей лицензии на право производства или деленной лицензией;

на торговлю в соответствии с договорами осуществляет IV. ВОЗМОЖНОСТИ ТОРГОВЛИ распределение электроэнергии;

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ управляет потоками электроэнергии в си- Потребитель электроэнергии имеет право стеме распределения с учетом линий межси- выбирать поставщика электроэнергии и мощ стемных связей;

ность на конкурентном рынке. Критерием вы присоединяет к системе распределения каж- бора поставщика являются объемы электро дого, кто заявил такое требование и выполнил энергии, необходимые потребителю, и график условия, установленные в правилах систем отбора заявок, формируемый гарантирующим распределения;

поставщиком (оператором рынка). Гаранти соответственно закону выкупает электро- рующий поставщик выступает в роли посред энергию от возобновляемых источников энер- ника между поставщиками и потребителями гии. электроэнергии и берет на себя ответствен Оператор рынка электроэнергии «ОТЕ» ность за отклонения между договорными и фактическими объемами потребления.

(акционерное общество основанное Одной из других возможностей является государством) выход субъекта на вновь образованную энер организует суточный рынок электричества гетическую биржу Прага PXE. Однако, этот «ОКО»;

вариант требует значительного капитала и его на основании заключенных договоров на можно её рекомендовать только большим поставку электроэнергии составляет баланс компаниям с определённым минимальным спроса и предложения между участниками годовым потреблением.

рынка;

на основании предварительных договоров Как правило, субъекты розничного рынка за поставки электроэнергии и информации о ее ключают долгосрочные договора поставки фактическом потреблении формирует график электроэнергии на год вперед. Однако, обра нагрузки энергосистемы на сутки вперед (ры- зование энергетической биржи в Праге при нок на сутки вперед – РСВ) несло с собой возможность заключения дого исходя из оценки договорных и фактических вора на два года вперед, что в результате поз объемов производства и потребления электро- волило или даже вынудило субъектов рынка энергии, обеспечивает торговлю отклонения- предлагать договоры по поставкам электриче ми на балансирующем рынке ства на два года вперёд для покупки электри Продавец электроэнергии чества на Суточном рынке электричества должен иметь лицензию на торговлю от ЭРУ «ОКО», конечный заказчик должен быть имеет право покупать электроэнергию на субъектом расчёта на основе заключенного территории Чешкой Республики от держате договора с Оператором рынка электричества лей лицензии на производство или на торгов «ОТЕ» и, следовательно, взять на себя всю лю и продавать её другим участникам рынка ответственность за отклонение между дого электричества воренным и действительным потреблением.

имеет право покупать электроэнергию в дру Более того, он должен предоставить залог в гих странах и продавать ее в другие страны, размере 5 миллионов крон и открыть инкас если на это нет ограничений § 44 закона № совый счёт в пользу «ОТЕ» с постоянным 458/2000Sb.

финансовым залогом для расчёта возникших отклонений.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика WIND AND SOLAR ELECTRICITY: CHALLENGES AND OPPORTUNITIES Kokotyukha P.P., Lukutin B.V., Nizkodubov G.A.

Scientific advisor: Lukutin B.V.;

Linguistic advisor: Nizkodubov G.A.

Tomsk Polytechnic University, 634050, Russia, Tomsk, pr. Lenina E-mail: robber@sibmail.com creation from investing in more renewable electrici Introduction This paper focuses on wind and solar as energy ty generation.

sources for electricity production since they have Barriers to Increased Wind and Solar enormous resource potential, are accessible with Electricity Generation It is useful to first point out factors that are not existing technologies, are the focus of numerous current and proposed policies, and face similar barriers. The United States is not significantly con challenges to widespread deployment. The three strained by the technical potential of the renewable major barriers to greater use of solar and wind elec- resources themselves. By one estimate, for exam tricity are higher costs than many alternative elec- ple, the United States has more than 8,000 giga tricity sources, insufficient transmission, and man- watts (GW) of available on-shore wind power po agement of the variable electricity output from the- tential resource, compared to a current total U.S.

se sources. electricity generating capacity of about 1,000 GW.

Electricity from wind is close to cost competi- Potential solar resources are similarly massive. In tive with electricity produced from natural gas - theory, solar panels covering less than 10 percent of depending on natural gas prices, the availability of Colorado, for example, could provide enough elec production tax credits, and other variables. Moreo- tricity to power the entire United States. Commer ver, wind becomes more cost competitive if poli- cially available technologies exist that convert re cies, such as cap and trade, put a price on carbon. newable resources into electricity. Many of these Electricity from solar photovoltaic (PV) and con- technologies are widely available, reliable, and centrating solar power (CSP) power plants is signif- technically proven;

although they are not necessari icantly more expensive. These solar technologies ly cost-effective at this time.

will not achieve significant market penetration un- The barriers are, rather, related to what can less costs drop significantly or policies either subsi- broadly be called “implementation.” Specifically, dize or mandate use of these technologies. Some they include:

solar power cost reductions will occur with econo- • High costs: Solar photovoltaic (PV) and concen mies of scale in production and learning curve ef- trating solar power (CSP) generating plants, for fects;

however, breakthroughs are needed in PV cell example, produce electricity at costs significantly production methods in order to allow for high- higher than for electricity produced from wind or volume, low-cost PV manufacturing. Reasonably fossil-fueled power plants.

priced solar electricity could revolutionize the elec- • Transmission: Transmission lines carry electrici tricity system;

however, given the enormous wind ty from power plants to cities, industry, and other resource, other renewable energy options, and the locations where it is needed. As explained below, well-documented technical and economic potential utility-scale wind and solar power plants are often for end-use efficiency gains, the United States located more remotely than fossil-fueled plants.

could reach high levels of renewable penetration Therefore, they require construction of new, expen even without significant solar energy deployment. sive, and controversial transmission lines—and this has proven very difficult.

Why Renewables?

Renewable energy, including wind and solar • Variability/intermittency: The wind and the sun electricity, offers several benefits compared to fos- are variable resources, meaning that their availabil sil-fueled electricity generation: ity as an energy source fluctuates due to weather • Zero-Carbon Electricity: Wind and solar, in con- patterns, clouds, and cycles of day and night. In the trast to fossil fuels, produce no direct GHG emis- case of wind electricity, electricity generation is sions and, thus, offer the promise of zero-carbon sometimes greatest at night when electricity de electricity generation and a significant role in re- mand is lowest.

ducing GHG emissions to avoid climate change. Wind and Solar Electricity Generating • Other Environmental Benefits: Wind and solar Technologies avoid many non-climate-related environmental im- Wind and solar are quite different in terms of pacts associated with fossil-fueled electricity. They current market penetration and costs.

have no direct air emissions, they do not use large Wind Electricity amounts of water, and they do not require environ- In recent years, wind electricity has seen a phe mentally degrading fuel extraction. nomenal boom. In 2008 alone, 8.5 GW of wind • Economic Development: Many supporters of power were installed in the United States, repre renewable energy highlight the potential for job senting a 50 percent increase in U.S. wind capacity.

After many years in which the technical and envi Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика ronmental promise of wind clearly exceeded the the vast majority of circumstances. The solar re commercial reality, wind has turned the corner and source is huge and could technically supply U.S.

is now a commercially proven, reliable, and cost- electricity needs many times over.

competitive option for producing utility-scale elec- Photovoltaics’ Strengths and Weaknesses tricity. Photovoltaic cells are noiseless and require little Large wind turbines typically start producing maintenance. They can be placed on rooftops or electricity when wind speeds reach about nine miles integrated into building materials, and thus they per hour (mph) (four meters per second [m/s]) and raise few visual concerns. They can be sized to fit reach their rated output at wind speeds of about 33 any application, from a wristwatch to a multi mph (15 m/s). Therefore, any area with sustained megawatt utility-scale system. Although their out wind speeds of greater than 10 to 15 mph may be put will vary depending on the amount of sunlight able to support a wind turbine. Such sites are sur- they receive, they can be installed anywhere the sun prisingly prevalent. Currently, 35 of the 50 U.S. shines. The question of whether photovoltaics will states have installed utility-scale wind turbines. “work” in a specific geographical location is one of economics and cost-effectiveness, not technical Wind’s Strengths and Weaknesses Wind electricity’s major strength is that it is a feasibility. And PVs, when used on rooftops and zero-carbon energy source with a per-kilowatt-hour other distributed applications, can postpone the cost that is close to that of new fossil fuel-fired need for transmission and distribution system up generation. Wind electricity has other attractive grades. The main problem with photovoltaics is features as well: their expense.


• Utility-scale wind farms can be sized from about Photovoltaics’ Future 10 MW to up to hundreds of megawatts, and addi- Photovoltaics’ high costs mean that they will tional capacity can easily be added in stages. supply only a small fraction of U.S. electricity • Wind electricity has no emissions, little noise, needs, unless those costs come down significantly and no waste products, and it is compatible with or policies promote greater PV deployment via many land uses, including agriculture and grazing. large subsidies or mandates. The future for this • Wind farms can be built quickly - in less than a technology is uncertain and hinges on technical year, typically. advancements that would allow significant cost Wind electricity also has some significant prob- reduction.

lems, notably: Conclusion • The wind resource overall is very large;

howev- Renewables currently play a small but growing er, wind farms must be sited where wind is suffi- role in the U.S. electricity system. However, legis cient, which may be very far from population cen- lation now under consideration, such as a national ters or transmission lines. renewable portfolio standard (RPS) and GHG cap • There can be local opposition to siting of wind and-trade program, could lead to a significantly farms, primarily due to visual impacts. larger role for renewable electricity. Wind and solar • The electricity production from wind turbines is could play a larger role, as wind and solar resources variable. are plentiful and wind and solar technologies are commercially available. The principal barriers to Wind’s Future With a large and untapped wind resource, wind greater use are the costs of the technologies (nota electricity per-kWh costs falling closer to that of bly for solar), the need for new transmission lines, new fossil-fueled electricity, and an environmental- and the challenge of integrating variable power ly friendly image, wind electricity has a promising sources (that is, power plants whose generation is future. Most projections of renewable electricity dependent on fluctuating resources) into the elec generation find wind to be a primary source of ex- tricity system.

panded renewable generation. References 1. U.S. Department of Energy (DOE), Energy In Photovoltaics formation Administration (EIA), Emissions of Photovoltaics (PV) use various materials - most Greenhouse Gases in the United States 2007, frequently silicon - to convert sunlight directly into electricity. PVs are quiet, have no moving parts, DOE/EIA-0573(2007), December 2008, p. 4.

can be installed very quickly, and can be sized to Available at http://eia.doe.gov .

2. EIA, Annual Energy Outlook 2009, DOE/EIA power anything from a single light to an entire community. However, they are quite expensive, 0383(2009), March 2009. Available at with current costs ranging from 28 to 42./kWh for http://eia.doe.gov .

large grid-connected systems (see Table 1). Alt- 3. Google, Inc., “Clean Energy 2030 - Google’s hough costs have come down considerably in recent Proposal for reducing U.S. dependence on fossil years and will continue to drop, PVs are currently fuels,” at http://knol.google.com . (Search for ‘clean nowhere near cost-competitive with fossil fuels in energy 2030’).

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика SENSOR LESS FIELD ORIENTED CONTROL OF PMSM Саиди Саид (Saeidi Saeid) Научный руководитель: А.С. Каракулов Томский политехнический университет 634050 г. Томск, ул. Усова saeidi@tpu.ru The FOC structure of the PMSM is shown in Introduction Permanent magnet synchronous motors Fig2.

(PMSM)s are of great interest especially for indus trial application and robotic in low-medium power range, since they have superior feature such as compact size,high torque/weight ratio, high torque inertia ratio(selmon 1994).A PMSM abandons the excitation winding and the rotor turns at the same speed as the stator field. The PMSM’s design elim inates the rotor copper losses, giving very high peak efficiency compared with a traditional induction motor. The power-to-weight ratio of a PMSM is also higher than induction machines.

Progress in the field of power electronics and microelectronics enables the application of PMSMs for high-performance drives, where, traditionally, only DC motors were applied. Thanks to sophisti cated control methods, a PMSM offers the same control capabilities as high performance four quadrant DC drives. Fig 2: The structure of FOC 3. Modeling of a PMSM motor Coordinates are defined in Fig. 2. The frame is defined as the stationary reference frame;

the d–q frame is defined as rotational reference fig1:The structure of a PMSM Many motion control applications, such as material handling, packaging, and hydraulic or pneumatic cylinder replacement, requires the use of a position transducer for feedback, such as an encoder or re solver. In addition, permanent magnet synchronous motors require position feedback to perform com frame.

mutation. Some systems utilize velocity transducers Fig3: Rotor and stator Coordinates in PMSM as well. These sensors add cost, weight, and reduce the reliability of the system. Research in the area of A mathematical model of synchronous motors on sensor less control of Permanent Magnet Synchro the stationary reference frame is written as (1). Ld nous Machines (PMSM) is beneficial because of is equal to Lq in SPMSMs.

the elimination of the feedback wiring, reduced [v v ] Voltages on the two phase stationary cost, and improved reliability. There has been a great deal of research.in the area of sensor less frame;

PMSM control. This work concentrated on compar i ] Currents on the rotating reference frame [ i ison of various method and implementation prob R s Stator resistance lems.

2. Field Oriented Control (FOC)of PMSM Ld Lq Ls stator reluctance.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика P Differential operator.

re Electrical angle Then a mathematical model of a PMSM is:

i d f v Rs pLs (1) v 0 Rs pLs i dt f And as it is shown at Fig 2 :

f cos( re ) f (2) sin( re ) f 4.Estimation of rotor angle:

From the model of PMSM the rotor flux linkage equitation is given by:

r v R s i L s i v R s i L s i (3) r And the rotor angle can be found as:

r Fig 5: Step response for speed = 2300 rpm re arctan( ) (4) r References:

This observer is an ideal integrator without any [1] A New Instantaneous Torque Control of PM offset compensation. Because of the small DC off Synchronous Motor for High Performance Direct set that exist in any practical implementation an Drive Applications. Se-Kyo Chung, Hyun-Soo ideal integrator will always drift. This ideal integra Kim, Chang-Gyun Kim, and Myung-Joong Youn.

tor generally is replaced by 1 (fig 3) [2] Variable Flux Control of Permanent Magnet p Synchronous Motor Drives for Constant Torque Operation.IEEE. Vaezeh Sadegh zadeh. JULY [3] Field Orientated Control of 3-Phase AC-Motors.

Texas Instruments Europe February [4] Permanent Magnet Synchronous Machine Mod el for Real- Time Simulation. A. B. Dehkordi, Stu dent Member, IEEE, A. M. Gole, Senior Member, IEEE, T. L. Maguire, Senior Member, IEEE Fig4: Flux linkage observer [5] A General Algorithm for Speed and Position Estimation of AC Motors. Lennart Harnefors, 5.Experimental results Member, IEEE, and Hans-Peter Nee, Member, The experimental results are obtained using a 4- IEEE pole surface PMSM, and a fixed point digital signal [6] Initial Rotor Angle Detection Of A Non-Salient processor (DSP), TMS320F2407 is used to run field Pole Permanent Magnet Synchronous Machine.

oriented control and position estimation algorithms. Peter B. Schmidt Michael L. Gasperi Glen Ray The control and estimation period is 83.4 s. The Ajith H. Wijenayake [7] Neural-Network-Based Model Reference Adap SVPWM switching frequency for insulated gate tive bipolar transistor is 12 kHz. Fig 5 shows the speed Systems for High-Performance Motor Drives and response for 2300 rpm.

Motion Controls. Malik E. Elbuluk, Senior Mem 6.Conclusion ber, IEEE, Liu Tong, and Iqbal Husain, Senior The presented work demonstrates that the meas Member, IEEE ured terminal currents and voltages together with [8] Sensorless Control of Permanent-Magnet the machine parameters can be used to obtain a Synchronous Motors Using Online Parameter controlled start up of the SPMSM under servo con Identification Based on System Identification Theo dition. The method can be employed in drive sys ry tems with SPMSM that requires a controlled torque Shinji Ichikawa, Member, IEEE, Mutuwo Tomita, start up under high load using the rated current Member, IEEE, Shinji Doki, Member, IEEE, which eliminates the rotor swing problem and gets Member, IEEE and Shigeru Okuma, ability to run FOC for a wide range of speed control for a better performance.

Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВАКУУМНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ Хоанг Туан Ань Научный руководитель: Лавринович В. А., д.т.н., профессор Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: tuan_tomsk@mail2000.ru напряжение Uном = 10 кВ, номинальный ток Iном = Вакуумный выключатель (ВВ) это выключа 630 А должно удовлетворить следующим услови тель, у которого в качестве среды гашения дуги ям:

используют вакуум. В настоящее время ВВ полу 1.наибольшее рабочее напряжение Uн.р равно чает широкое распространение в энерго-системах, 12 кВ;

особенно на номинальное напряжение 610 кВ, 2.номинальный ток через ВВ при его вклю вследствие ряда достоинств: автоном-ности рабо чении равен его номинальному току;

ты, высокой эксплуатационной надежности, высо 3.ПВН должно располагать ниже условной кой коммутационной изно-стойкости, простоты граничной линии. Кроме того, кривая ПВН обслуживания, низких эксплуатационных затрат, должна один раз пересечь линию запаздыва малой энергии привода, высокого быстродействия ния и вторично ее не пересекать, причем ли и т.д. Однако, основным недостатком ВВ является ния запаздывания параллельна граничной повышенный уровень коммутационных перена линии (рис.1).

пряжений из-за явления «срез тока». Срез тока представляет собой погасание дуги отключения не Испытание на коммутационную способность при переходе тока через нуль, а раньше, причем осуществляется с помощью колебательного конту спад тока происходит со скоростью, значительно ра по следующей схеме [2]:

превышающей скорость естественного подхода БУ тока к нулю, что вызывает перенапряжения на T1 VD1 R1 R2 VD2 T L1 L индуктивной нагрузке [1]. P1 P ВВ ~ Для определения надежности работы аппаратов ~ C C Rш высокого напряжения в энергосистемах необходи мо проводить испытания. Существует несколько видов испытаний: испытание изоляции, испытание Рис. 2. Принципиальная электрическая схема на механическую стойкость, испытание на нагрев установки для испытания ВВ.

и т.д. Для выключателей важнейшим является ис Т1, Т2 – трансформаторы;

VD1, VD2 – диоды;

R1, пытание на коммутационную способность. Целью R2 – активные сопротивления;

L1, C1 – контур для данной работы является разработка установки для получения номинального тока через ВВ;

L2, C2 – испытания на коммутационную способность ВВ с контур для получения ПВН;

Р1, Р2 – разрядники;

номинальным напряжением Uном = 10 кВ.

ВВ – вакуумный выключатель;

Rш – сопротив ление шунта;

БУ – блок управления.

U Установка работает следующим образом:

При включении ВВ контур, состоящий из ем Uc кости C1 и индуктивности L1, подает номинальный ток Iном = 630 А промышленной частоты f = 50 Гц через ВВ при срабатывании разрядника P1. Затем U' ВВ отключается, к электродам ВВ необходимо приложить напряжение, имитирущее ПВН, кото 0 td рое генерируется контуром, состоящем из емкости t tз C2 и индуктивности L2. Разрядник Р2 соединяет Рис. 1. Условная граничная линия ПВН (1) и ли- контур L2C2 с ВВ для управления моментом пода ния запаздывания ПВН (2). чи ПВН. Необходимо обеспечить синхронизацию между моментом отключения ВВ и моментом по где Uс = 22 кВ, tз = 22 мкс, U’ = 7,3 кВ, td = 3,3 мкс дачи ПВН. Это достигается использованием гене для ВВ с Uном = 10 кВ (расчет проводится по фор ратора задержанных импульсов типа ГЗИ – мулам в ГОСТ 687-78).

(ГЗИ). ГЗИ генерирует импульс для срабатывания разрядника Р2, который задерживается по сравне По ГОСТ 687-78, коммутационная способность выключателя при коротком замыкании должна нию с моментом подачи сигнала на отключения ВВ на время достаточно для механического рас обеспечиваться условиями по напряжению сети (до наибольшего рабочего напряжения Uн.р), току хождения электродов ВВ и гашения дуги отклю чения. Таким образом, при отключении ВВ, на его отключения и переходному восстанавлива ющемуся напряжению (ПВН). Испытание на ком- контактах в соответствующий момент времени появляется напряжение, имитирующее ПВН, что мутационную способность ВВ номинальное Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика соответствует процессу, происходящему в ВВ при T эксплуатации в энергосистемах. R В качестве емкости С1 используем 12 конден- L2 C2 2 L саторов емкостью С0 = 200 мкФ. Эти конденсато ры разделяются на две группы по 6 конденсаторов, и принимаем, что активное сопротивление R равно соединенных параллельно, затем они соединяются 10 Ом, то определяется значение емкости С2 равно последовательно. Емкость С1 равна:

9 109 Ф.

6C C1 600 мкФ. Период колебания напря 2 Работа установки промоделирована в жения контура L1C1 определяется по формуле: MATLAB. Результаты моделирования предста влены на рисунках 4 и 5.

T1 2 L1C1 ;

T1. Тогда:

f T12 16,9 10 3 Гн 16,9 мГн L1 2 4 C1 4 f C Были разработаны катушки индуктивности, намотанные проводом ПЭВ на полиэтиленовую трубу диаметром 160 мм, длиной 400 мм. Каждая катушка имеет 125 витков. В результате расчета по формулам в [3] получилось, что индуктивность одной катушки L0 = 5,4 мГн. Поэтому число требу- Рис. 4. Ток через ВВ при его включении.

емых катушек равно:

L1 16, n 3, L0 5, Принимаем n = 3. Действительная частота напряжения через ВВ:

1 f ' 51 Гц 2 nL0 C1 2 3 5, 4 10 3 600 U T Рис. 5. Напряжение, имитирующее ПВН.

Uc Исходя из рис.4 следует, что максимальное Uпвн значение тока через ВВ при его включении равно 890 А, что соответствует действующему значению номинального тока Iном = 630 А, а период его коле бания приблизительно равен периоду колебания U' напряжения промышленной частоты Т = 20 мс, что вполне удовлетворяет требованию. Кривая ПВН (рис.5) также удовлетворяет условиям, описанным в ГОСТ 687-78.

0 td tз t Результаты расчета и моделирования в данной работе используются при создании установки для Рис. 3. Кривая ПВН.

испытания ВВ.

Учитывая активное сопротивление контура Список литературы L2C2, напряжение на его выходе будет иметь вид, 1. Вакуумные выключатели в схемах управле приведенный на рис.3. Для удовлетворения пара ния электродвигателями / В. А. Воздвижен метров ПВН, это напряжение должно обладать ский, А.Ф. Гончаров, В. Б. Козлов и др. – М.:

амплитудой Uмакс, меньшей или равной Uc = 22 кВ Энерго-атомиздат, 1988. – 200с.

и периодом T2 2 tз. Принимаем, что Uмакс = Uc = 2. В. В. Каплан, В. М. Нашатырь. Комму 22 кВ, T2 = 2.tз = 2.22 = 44 мкс и L2 = L0 = 5,4 мГн.

тационные испытания высоковольтных ап Исходя из формулы:

паратов. Л.: Энергия, 1969. – 192с.

3. Расчет индуктивностей: Справочная книга. – 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энерго атомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1986. – Международная молодежная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Секция 1: Электроэнергетика ДИНАМИКА КОНТАКТНОГО СЛОЯ «ЩЁТКА-ЛАМЕЛЬ» КОЛЛЕКТОРА Слободян М.С., Деева В.С.

Научный руководитель: Слободян С.М., д.т.н., профессор Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: veradee@mail.ru Исследование динамики контактного слоя с поверхности скольжения в контактное про скольжения тел представляет интерес в плане странство других, последующих циклов.

оценки живучести тел скольжения, что весьма В зависимости от структуры поверхностей актуально для теории физики контактного взаи- скользящих относительно друг друга тел в кон модействия сред и тел различной природы, но и, тактном пространстве щёточного узла токо в прикладном плане, для электро- и общего ма- съёма могут возникать следующие виды кон шиностроения, электроэнергетики и т.п.. тактного взаимодействия: прямой контакт не Основываясь на общем принципе анализа и равномерностей поверхностей тел;

контакт по исследования различных физических процессов верхностей через слой смеси фракций деструк и систем с плотно упакованной дискретной ции (разрушения) элементов поверхностей этих структурой сред и тел, в представленном ниже же тел;

симбиоз обоих приведённых случаев – для обсуждения подходе, в основу создания ма- частично прямой непосредственный точечный тематической модели фрактального процесса контакт выступами поверхностей тел, частично формирования структуры тонкого полифазного через слой фракций деструкции поверхности слоя контактного пространства, расположенного тел. Всем типам контакта присуще наличие то между поверхностями тел взаимного скольже- чечных областей его полного отсутствия. Таким ния, заполняемого фракциями разрушения, как образом, структура контактного пространства малого, так и большого тел, находящихся в щётки скользящей по ламельной (пластинчатой) скользящем взаимодействии, принята марков- и сплошной поверхности коллектора, с точки ская модель движения потока частиц фракталь- зрения динамического контакта, является веро ного распада в ограниченном объёме контактно- ятностной системой. Её характеристики опреде го слоя тел скольжения. Ниже рассмотрено лены физико-механическими свойствами по скольжение малого тела поперёк слоистой пла- верхностных слоёв и динамикой поведения по стинчатой структуры поверхности другого движных в контактном пространстве тел.

большего тела. Случайность движения и дина- Ввиду стохастичной структуры контактного мики процесса изменения состояния тонкого поля деструкция поверхностных слоёв идёт не в слоя, образовавшегося в результате скользящего сплошном двумерном поле, только в отдельных взаимодействия контактной пары – двух тел частях контактного соприкосновения.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.