Статьи в выпуске: 8
В статье целью исследований является анализ несимметричных режимов работы сельских электрических сетей 0,4кВ при наличии тока и напряжения обратной последовательности, а также определения диагностических показателей, которые более развернуто характеризуют эти режимы. В ходе энергетического обследования сельских электрических сетей 0,4 кВ с двигательной нагрузкой посредством регистратора показателей качества электрической энергии были получены значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности, на основании которых аналитически была установлена функциональная связь между этими величинами. Были предложены и определены в течение суток дополнительные показатели, позволяющие анализировать несимметричные режимы нагрузок. Получена функциональная зависимость между значениями коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности. Нелинейная функция определяется параметрами сети - мощностью короткого замыкания, сопротивлением обратной последовательности, режимами нагрузки. Сопротивление обратной последовательности двигательной нагрузки зависит от режима работы двигателей. Сопротивление прямой последовательности может превышать сопротивление обратной последовательности в 35 раз и более. При режимах, близких к холостому ходу, сопротивление обратной последовательности принимает минимальные значения, при номинальной загрузке асинхронных двигателей сопротивление обратной последовательности возрастает. Предложены диагностические показатели, характеризующие нагрузочный режим работы двигательной нагрузки (асинхронных двигателей), которые позволяют оценить эффективность их использования и допустимость теплового режима работы, который в конечном счете влияет на надежность электрооборудования.
Исследование посвящено проблемам утилизации отходов электрических и электронных приборов, характеризующихся высоким содержанием как ценных, так и опасных материалов. Современная индустрия производит значительные объемы отходов электроники, к которым все чаще добавляются отходы, образующиеся после списания электромобилей, что обусловливает необходимость разработки оптимальных схем их утилизации. Экспериментально изучены процессы ручной разборки и идентификации компонентов электронных приборов. Применялись методология предварительного обследования устройств, оценка качественных и количественных характеристик каждого элемента, фиксация трудоемкости операций и регистрация темпов образования потоков вторичных материалов. Проанализирована структура материалов, их физико-химические свойства и экономические показатели вторичных ресурсов. Определены ключевые трудности, возникающие при демонтаже (наличие коррозийных повреждений, разнообразные конструкции крепежных элементов, малые размеры компонентов). Выявлено влияние уровня квалификации персонала и типа используемого инструмента на производительность. Разработаны критерии отбора наиболее рентабельных путей переработки с учетом структуры извлекаемого материала и ценности компонента. Исследования подтвердили необходимость стандартизации методов утилизации, внедрения автоматизированных технологий, увеличения доли повторной переработки ценных компонентов и снижения воздействия электрических и электронных приборов на окружающую среду. Данные мероприятия обеспечат развитие отрасли переработки, повысят ее экономическую привлекательность и экологичность.
В статье представлено исследование свойств износостойкости конструкции лапы культиватора, разработанной в системе Inventor Pro, со средой взаимодействия. Средой взаимодействия рабочего органа культиватора являются почвы и почвогрунты. В рамках исследований в системе Inventor Pro спроектирован вариант рабочего органа культиватора - лапы культиватора с криволинейной рабочей поверхностью с возможностью крепления с корпусом рамы посредством болтовых соединений. Проанализирована среда взаимодействия лапы культиватора, в которой определены ее возможные послойные составляющие и неравномерность их распределения. Ежегодная вспашка и обработка в определенной степени приводит к перемешиванию верхних и нижних слоев, и строгой границы между ними нет. Анализ показывает, что рабочая поверхность и режущая кромка культиватора взаимодействует с различными категориями почвогрунтов, обладающих разной степенью сопротивления резанию. Кроме того, рабочий орган сталкивается с сопротивлением со стороны разрезаемой и накапливающейся на его поверхности травянистой сорняковой растительности. По разрабатываемым лапой культиватора слоям почв определена их категория по трудности разработки. Преимущественно почвы относятся к I или II категориям. В системе Inventor Pro проведен прочностной расчет разработанной конструкции лапы культиватора с определением смещений, деформаций и коэффициента запаса прочности. Анализ напряженного состояния также показал его наиболее нагруженные участки, а также зоны повышенного износа.
В статье рассматриваются вопросы, связанные с режимами работы городских электрических сетей крупных мегаполисов. Приведены сведения о росте энергопотребления в мегаполисах и современных тенденциях построения электросетей мегаполисов, включая и кабельные линии с напряжением 20 кВ, работающие с низкоомным резистивным заземлением нейтрали. Такое построение электрических сетей создает токи однофазных замыканий большой величины, сопровождающиеся протеканием в сети значительных токов нулевой последовательности. На разработанной авторами статьи нейронной сети может производиться анализ работы электрических сетей с низкоомным заземлением нейтрали, в том числе определение одного из важных параметров работы таких линий, как напряжение повреждения, возникающее на заземляющих устройствах распределительных пунктов, находящихся в конце этих линий и влияющее на качество электрической энергии и обеспечение условий электробезопасности. Применение нейронных сетей для этой цели позволяет сравнительно просто обрабатывать разнородные и дискретные данные параметров рассматриваемых сложных электрических сетей. Поэтому такие нейронные сети обеспечивают сравнительно простой контроль значений напряжений повреждений, возникающих на сопротивлениях заземляющих устройств распределительных пунктов, что позволяет получать такие данные без использования сложных программных комплексов.
В статье рассматриваются вопросы, связанные с обеспечением нормативного качества электроэнергии в системах электроснабжения в случаях нарушения симметрии трехфазной электрической сети. Приведена в виде суточных графиков информация о существовании подобного режима с нарушением нормативного значения показателя качества электроэнергии - коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности, полученная авторами статьи при выполнении работ по исследованиям процессов обеспечения качества электроэнергии на энергетических объектах с напряжением 0,4 кВ. Показана возможность определения мест возникновения несимметричных режимов при нарушении симметрии в трехфазной электрической сети с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводником (электрическая сеть энергоснабжающей организации или же электросеть потребителя электроэнергии) с использованием значений фазных токов и напряжения нулевой последовательности и дополнительным контролем значений фазных токов. При отсутствии возможности постоянного контроля за напряжением и токами нулевой последовательности возможно производить предварительный контроль напряжений фаз электрической сети и тока в нулевом проводе. Если данные электрические параметры будут иметь достаточно большие значения, то в этом случае требуется контроль напряжения нулевой последовательности и определение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Статья посвящена исследованию влияния температуры низкопотенциального источника теплоты на эффективность работы тепловых насосных установок (ТНУ). Задачами исследования являются: расчет режима работы ТНУ при различных температурах низкопотенциального источника теплоты; анализ полученных результатов и построение графика зависимости эффективности ТНУ от температуры низкопотенциального источника теплоты. Рассмотрены особенности функционирования ТНУ, выявлены факторы, определяющие производительность установок и уровень энергопотребления. Особое внимание уделено взаимосвязи между температурой сетевой воды системы теплоснабжения и показателями энергоэффективности ТНУ. Анализируя мировые тенденции и российские реалии, авторы отмечают ограниченность распространения ТНУ в России, несмотря на существенный экологический и экономический потенциал технологии. Приведены расчетные данные, демонстрирующие прямую зависимость эффективности ТНУ от характеристик используемого низкопотенциального источника и обратную связь с температурой сетевой воды. Например, при температуре низкопотенциального источника теплоты, равной +8 °С, и при температуре сетевой воды, равной +30 °С, максимальное значение COP равно 7,21. При той же температуре сетевой воды, но с температурой низкопотенциального источника теплоты, равной -15 °С, COP снижается до 3,02. Наименее эффективным режимом работы ТНУ является температурный режим сетевой воды +45 °С, при котором максимальное значение COP = 3,86, минимальное значение COP = 1,99. Показано, что оптимальное сочетание указанных параметров обеспечивает максимальную экономичность работы устройства. Полученные результаты имеют прикладное значение для проектирования эффективных систем отопления, способствующих снижению энергозатрат и повышению экологической устойчивости регионов.
В статье представлены результаты исследования применимости вертикального размещения секций фотоэлектрических модулей фотосолнечной электростанции, функционирующей в автономной энергосистеме на северных территориях России. Определена оптимальная комбинация вертикального размещения секций модулей - 10/80/10 % и 15/70/15 % (Восток/Юг/Запад) при условии комплексного применения с плоскими отражательными системами. Оптимальная комбинация вертикального размещения модулей с данными системами позволяет увеличить среднегодовую выработку электроэнергии на 5 и 13 % соответственно при сопоставлении с линейным размещением со 100 %-ным ориентированием на южную сторону. Вертикальное размещение модулей позволяет увеличить среднесуточный период выработки электроэнергии в утренние и вечерние фазы на 0,3…0,6 ч при сравнении с линейным размещением. В случае комплексного применения отражательных систем и вертикального размещения модулей при комбинации 25/50/25 % выработка электроэнергии от фотосолнечной электростанции выше, чем при линейном размещении в течение 3,0…3,5 месяцев в год - с середины апреля до середины июля. Данный эффект позволяет поддерживать оптимальный рабочий режим для систем накопления электроэнергии и уменьшить необходимую площадь размещения. Имитационные вычисления проведены на базе цифровой платформы «Global Solar Atlas» путем выполнения сравнительной оценки различных комбинаций размещения модулей. Результаты работы могут быть применены при выборе оптимального способа размещения модулей в объектах гелиоэнергетики.
Использование сооружений защищенного грунта для цели семеноводства полевых культур может обеспечить ускоренное размножение семян новых сортов основных сельскохозкультур, с получением высоких посевных и сортовых качеств. Для развития перспективного направления по обеспечению круглогодичного семеноводства возникает необходимость построения локальной энергетической системы для сооружений защищенного грунта, адаптированных под семеноводство полевых культур. В целях повышения эффективности энергообеспечения фитотронно-тепличных комплексов семеноводческих предприятий в работе рассмотрен тепловой и световой режимы сооружения защищенного грунта на примере выращивания кукурузы. Дана оценка энергопотребления для поддержания температурного режима и режима досвечивания в осенне-зимний и зимне-весенний периоды выращивания культуры. Выполнен анализ зависимости теплового потребления с учетом фаз развития кукурузы, включающего поддержание оптимального диапазона температуры, контроль физиологического минимума на разных фазах развития и недопущение снижения температуры до критических. Проведена оценка графика потребления электроэнергии системой досвечивания по месяцам в разные фазы развития кукурузы с учетом фактической продолжительности дня и недостатка естественного света. Предложена схема энергоцентра для фитотронно-тепличного комплекса. Дана оценка неравномерности потребления энергоресурсов, приведены рекомендации по количеству когенерационных установок и пиковых источников тепла.