+
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 0,4 КВ С УСТРОЙСТВОМ СЕТЕВОГО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ
стр.5-16
Лансберг А.А., Виноградов А.В.
В настоящее время сельские электрические сети 0,4 кВ характеризуются низкой защищённостью от однофазных коротких замыканий. Для решения данной проблемы было разработано устройство секционирования линий электропередачи 0,4 кВ с отпайками, которое было внедрено в опытную эксплуатацию в филиале ПАО «Россети Центр» - «Орёлэнерго». Правильная настройка средств защиты и автоматики разработанного устройства (мультиконтактная коммутационная система типа МКС-2-3В) требует исследования режимов работы электрической сети 0,4 кВ, в которой оно устанавливается. Такое исследование проведено путём компьютерного моделирования с применением программного продукта MATLAB Simulink. Рассматриваемая в ходе моделирования электрическая сеть содержит силовой трансформатор типа ТМ-250 кВА и линию электропередачи 0,4 кВ с отпайкой. Линия электропередачи выполнена проводом А-35. Устройство секционирования установлено на удалении 500 м от ввода низкого напряжения трансформатора, к устройству подключены два участка электрической сети протяжённостью по 250 м. Исследованы нагрузочные режимы работы электрической сети 0,4 кВ с несимметричной нагрузкой по фазам, а также аварийные режимы однофазного короткого замыкания на одном из участков, подключенных к устройству. В ходе исследования изучены характерные для рассмотренных режимов электрические параметры: фазные токи и токи в нулевом проводе, фазные напряжения. Параметры определялись для точки электрической сети 0,4 кВ, в которой устанавливается МКС-2-3В. Моделирование позволило выявить признаки, позволяющие идентифицировать участок сети, на котором произошло однофазное короткое замыкание, и правильно настроить средства защиты и автоматики устройства секционирования.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУРРОГАТНЫХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ С УЧЕТОМ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО НАЛИЧИЯ ДЕФЕКТОВ
стр.17-24
Коржов А.В., Лонзингер П.В., Сафонов В.И., Сурин В.А., Бушмелев Я.В., Белов К.Н.
Статья посвящена построению суррогатных моделей как инструменту оценки влияния свойств материалов изоляционных конструкций и присутствующих в них дефектов, геометрии изоляционных конструкций на электрическую прочность в области расположения дефекта. На примере стеклянной детали изолятора ПС-70Е показано, что для анализа электрической прочности в области расположения дефекта при изменении свойств материалов достаточно суррогатной модели в виде полинома четырех переменных седьмого порядка, учитывающей изменение диэлектрических проницаемостей и удельных проводимостей материалов модели. Относительная ошибка в определении электрического поля по результатам имитационного моделирования и расчета по суррогатной модели составляет не более 11,2 % и 10,7 % - для максимальной и минимальной напряженности электрического поля в дефекте соответственно. Показано, что диэлектрическая проницаемость вещества изоляционной конструкции оказывает существенное влияние на напряженность поля только при проницаемостях вещества дефекта, меньших 6, что характерно для дефектов в виде газовых включений. Изменение характеристик поля в дефекте в зависимости от геометрии конструкции рассматривалось также на примере головки стеклянной детали изолятора ПС-70Е. Изменение геометрии изучалось при различных значениях амплитуд первых пространственных гармоник образующих границ с одновременным изменением расположения сферического дефекта внутри конструкции. Показано, что для построения суррогатной модели в этом случае достаточно полинома 5-й степени 4 переменных. Максимальная погрешность при этом составляет не более 7,6 %. Анализ зависимостей напряженностей поля внутри дефекта в рассматриваемых суррогатных моделях, а также в полученной ранее модели позволяет утверждать, что потенциально опасными могут считаться дефекты в высоковольтных изоляторах размерами от 0,1 до 2 мм.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОРОГОВОГО ПОДХОДА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ ПОДШИПНИКОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
стр.25-32
Есаулкова Д.В., Метельков В.П., Костылев А.В.
Повреждения подшипников вносят существенный вклад в статистику выхода из строя асинхронных электродвигателей. Зачастую для детектирования этого типа повреждений используют информацию о вибрации двигателя. Однако получение такой информации требует специального оборудования (внешних датчиков) и возникают сложности с использованием такого подхода в механизмах, работа которых сопровождается повышенным уровнем вибраций технологического характера. Методы детектирования неисправностей, основанные на анализе тока статора, позволяют избежать этих недостатков. В настоящее время существует много подходов к решению этой задачи с использованием достаточно сложных методов. Вместе с тем представляет интерес и применение сравнительно простых методов, пригодных для использования онлайн. В работе анализируется возможность использования для детектирования повреждения подшипников простейшего порогового подхода, основанного на использовании информации о токе статора с применением вейвлет-анализа для первичной обработки сигнала. Показана возможность обнаружения неисправности подшипников на основе анализа изменений среднеквадратичного отклонения сигнала тока статора при появлении неисправности. Рассмотрены особенности выбора величины порогового значения среднеквадратичного отклонения и показано, что пороговый уровень срабатывания системы распознавания неисправности необходимо устанавливать существенно большим, чем следует из критерия «трех сигм», чтобы избежать ложного срабатывания алгоритма распознавания этой ситуации.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
SCARA ROBOT PATH PLANNING BASED ON THE ADAPTIVE GOAL-BIASED HEURISTIC-GUIDED PROBABILISTIC RRT ALGORITHM
стр.33-41
Guo Qihui, Zhang Zihan, Kholodilin I.Yu., Grigorev M.A., Kushnarev V.A.
To address the challenges of high-dimensional computational complexity, path safety, and planning stability in SCARA robot trajectory planning, this paper proposes an Adaptive Goal-biased Heuristic-guided Probabilistic RRT (AGHP-RRT) algorithm based on spatial grid indexing and a gravity-guided mechanism. Building upon the traditional RRT framework, this method introduces a Gravity-guided Heuristic Point (GHP) mechanism. By incorporating the directional guidance between the goal and the current sampling point, it enables more goal-oriented expansion and reduces randomness in path generation. An adaptive goal-bias probability model is also designed, allowing the sampling strategy to flexibly adapt to varying environmental complexities and significantly improve search efficiency. During the search process, the proposed spatial grid indexing acceleration structure partitions the high-dimensional space into uniformly spaced grids, which accelerates the retrieval of neighboring nodes and substantially reduces search redundancy. Experimental results show that the proposed algorithm significantly reduces path length, improves path smoothness, and demonstrates superior stability and repeatability, offering a more efficient, safe, and robust path planning solution for SCARA robotic arms.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
РАЗРАБОТКА ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГАРМОНИК НАПРЯЖЕНИЯ НА НАГРЕВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
стр.42-49
Иванов А.А., Какауров С.В., Суворов И.Ф., Марков В.Н., Торхов В.Ю.
В статье представлена актуальность исследования такого показателя качества, как несинусоидальность питающего напряжения. Рассмотрен вопрос влияния несинусоидальности напряжения на нагрев асинхронного электродвигателя (АД). Представлено устройство испытательного стенда, предназначенного для исследования влияния несинусоидальности на нагрев АД. Показан принцип работы испытательного стенда и методика проведения экспериментов по определению вклада, вносимого гармониками спектра напряжения в общий нагрев АД. Представлены результаты проведённых опытов, показывающие степень нагрева, вызываемого гармониками напряжения в тепловыделение асинхронного электродвигателя, а также методика обработки экспериментальных данных для нахождения установившихся значений температуры АД и постоянной времени нагрева. Также показаны ограничения исследований, связанные с воздействием АД на значения гармонических составляющих спектра напряжений.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ИНДУКЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО НЕВЗРЫВНОГО СЕЙСМОИСТОЧНИКА
стр.50-58
Прядилов А.В., Глибин Е.С., Буйлов Л.И., Узбеков К.Х.
В данной статье рассматривается устройство и работа индукционно-динамического двигателя (ИДД), использующегося в импульсных невзрывных сейсмоисточниках. С помощью программного пакета Elcut происходит моделирование различных конструктивных решений с получением численных значений амплитуды и длительности формируемой силы, характеризующих эффективность работы ИДД. Исходя из результатов делаются следующие выводы, касающиеся целесообразности различных конструктивных решений: а) нет необходимости изготовления диска, большего обмотки; б) добавление магнитопровода со стороны обмотки позволяет увеличить силу на 8-16 % и импульс на 11-30 %, однако значительно усложняет конструкцию; в) в магнитопроводе со стороны диска нет необходимости; г) величина межвиткового зазора слабо влияет на создаваемую силу; д) при увеличении немагнитного зазора между обмоткой и диском амплитуда создаваемого усилия значительно уменьшается; е) при замене медного диска на алюминиевый сила уменьшается на 11 %. Сформулированные выводы позволяют более обосновано производить выбор размеров и конструкции ИДД.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМЫ СНАБЖЕНИЯ ХОЛОДНЫМ ДУТЬЁМ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
стр.59-69
Шарапов А.И., Шацких Ю.В., Некрасов Р.М., Никифоров М.С.
В статье дана оценка энергетической эффективности существующей схемы подачи холодного дутья на две доменные печи, входящие в комплекс доменного цеха металлургического предприятия. Подача холодного дутья в воздухоподогреватели доменных печей осуществляется мощными воздуходувными машинами с паровым и электрическим приводом. На основе глубокого анализа полученных данных были выявлены недостатки существующего режима работы воздуходувок, которые снижают энергоэффективность рассматриваемой схемы. Рассмотрена новая схема подачи доменного дутья с применением газоструйного инжектора. Предложенная схема отличается большей энергоэффективностью и позволяет снизить стоимость выплавки чугуна при сохранении его высокого качества. Выполнено моделирование процесса подачи дутья при совместной работе двух воздуходувок с использованием пакета программ для 3D-моделирования Solidworks Flow Simulation. Выполнен конструктивный расчет газоструйного инжектора, определены его геометрические характеристики, найден коэффициент инжекции. Построена 3D-модель инжектора, проанализирована его работа в самых неблагоприятных условиях. Проведен расчет коэффициента инжекции струйного аппарата при всех рабочих режимах работы доменных печей, построена его характеристика и предложено решение, позволяющее осуществлять бесперебойную работу устройства во всех диапазонах давлений холодного дутья доменных печей. Симуляция движения рабочего и инжектируемого потоков подтверждает функциональность предлагаемого технического решения. Определены рабочие точки воздуходувок для рассматриваемых режимов дутья. Дана оценка технического эффекта от предложенных технических решений.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
стр.70-76
Половников В.Ю., Шелемехова С.Д., Любивый Е.В.
Проведено исследование интенсификации теплоподвода к геотермальным теплообменникам с учетом взаимосвязи характеристик засыпок и режимов работы рассматриваемых систем. Прототипом рассматриваемой геотермальной энергетической системы является реальный объект с известными геометрическими и физическими параметрами. Решение задачи получено методом конечных разностей. Использовалась неявная разностная схема и алгоритм прогонки. Адекватность результатов численного моделирования следует из проверок используемых методов решения задачи на сходимость и устойчивость, а также подтверждается численным сопоставлением с известными данными о работе энергетических систем с геотермальными теплообменниками. При анализе тепловых режимов рассматриваемой энергетической системы основное внимание уделялось исследованию интенсификации теплоподвода к геотермальным теплообменникам с учетом взаимосвязи характеристик засыпок и режимов работы рассматриваемых систем. Установлено, что увеличение влажности песчаной засыпки приводит к росту теплопритоков на 3,7-7,8 %. Показано существенное влияние нестационарности процессов переноса на интенсификацию теплообмена в рассматриваемой системе. Выявлено, что при выборе варианта регулирования тепловых режимов энергетических систем с геотермальными теплообменниками следует преимущественно изменять объемную влажность песчаной засыпки.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНДЕНСАЦИИ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ НА ПОВЕРХНОСТИ СПИРАЛЬНО-НАВИВНОЙ ОРЕБРЕННОЙ ТРУБЫ
стр.77-86
Бадретдинова Г.Р., Дмитриев А.В., Зинуров В.Э., Дмитриева О.С.
Для интенсификации теплоотдачи применяют оребрение теплообменной поверхности, которое обеспечивало бы эффективный срыв пленки конденсата с поверхности трубы, что уменьшит толщину пленки и создаст приближение капельной конденсации. Сложность расчета теплообменного аппарата заключается в изменении соотношения жидкости и пара в парогазовой смеси при конденсации пара на поверхности теплообмена. Целью работы является численное моделирование конденсации пара из парогазовой смеси на поверхности спирально-навивной оребренной трубы. Объектом исследования является конденсация парогазовой смеси на трубе со спирально-навивными ребрами. Предметом исследования является определение коэффициента теплоотдачи от парогазовой смеси к поверхности трубы со спирально-навивными ребрами при ее конденсации на ней в зависимости от плотности теплового потока, ее начальной скорости движения и массовой доли воды в ней. Для проведения расчетов создана упрощенная трехмерная расчетная модель оребренной трубы в воздуховоде на основе полученных экспериментальных данных. В работе представлены геометрические размеры модели, информация о сеточной модели, граничные и начальные условия. В ходе предварительных исследований было установлено, что сеточная независимость достигается при количестве 87 928 ячеек. Результаты численных расчетов подтвердили высокую точность моделирования конденсации парогазовой смеси на поверхности трубы со спирально-навивными ребрами. Неопределенность между численным и физическим экспериментами по коэффициенту теплоотдачи от парогазовой смеси к теплообменной поверхности при ее конденсации на ней составила не более 16,8 %. Максимальное значение коэффициента теплоотдачи достигается при минимальной скорости движения парогазовой смеси, равной 7,4 м/с, и наименьшей массовой доли воды в ней, равной 0,188.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРИДОРНОГО ПУЧКА ТРУБ ПРИ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫХ ПУЛЬСАЦИЯХ ПОТОКА
стр.87-99
Хайруллин А.Р., Хайбуллина А.И.
Пульсирующие потоки могут возникать самопроизвольно или создаваться искусственно для интенсификации теплообмена. Возвратно-поступательные пульсации потока могут существенно интенсифицировать теплообмен, при этом рост теплоотдачи происходит на фоне увеличения энергетических затрат. Имеющиеся работы, в которых оценивается энергетическая эффективность пучков труб, при вынужденных пульсациях потока имеют единичный характер. Поэтому в данной работе определяется теплогидравлическая эффективность коридорного пучка труб при пульсациях потока. Экспериментальное исследование проводилось при числе Рейнольдса 3000 и числе Прандтля 4. Пульсации потока имели возвратно-поступательный симметричный и несимметричный характер. Пульсации потока создавались с помощью гидравлического цилиндра и управляемой пневматической системы. В ходе проведенных опытов определено влияние режимных параметров пульсаций на потребляемую мощность компрессора пневматической системы и насосное оборудование. Определена теплогидравлическая эффективность пучка труб при одинаковых числах Рейнольдса и одинаковых мощностях в пульсационном и стационарном течении. Установлено, что теплогидравлическая эффективность при одинаковых числах Рейнольдса уменьшается с увеличением интенсивности пульсаций, при этом теплогидравлическая эффективность при одинаковых мощностях возрастает. Определено, что теплогидравлическая эффективность пучка труб выше при несимметричных пульсациях потока. Для несимметричных пульсаций получена теплогидравлическая эффективность в районе единицы. Теплогидравлическая эффективность пучка труб при пульсациях потока может быть увеличена при повышении эффективности системы генераций пульсаций.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
