№ 112(8), Октябрь, 2015
Дата выпуска: 30.10.2015
Архив журнала: Статей 151, 381 kb
-
Перспективы малых гидроэлектростанций в предгорных и горных реках
Краткое описаниеВ статье раскрываются преимущества малой энергетики в сравнении с другими возобновляемыми источниками энергии. Показано, что широкие перспективы раскрываются перед мини (100 – 1000 кВт) и микрогидроэлектростанциями (до 100 кВт) при использовании их в предгорных и горных районах. При этом, конструкция гидроэлектростанций рукавного типа имеет улучшенные эксплуатационно-технические характеристики среди других типов электростанций малой энергетики. В статье приведены основные аналитические выражения для расчёта мощности генератора гидроэлектростанции и построены графические зависимости мощности генератора от напора и расхода воды. Для улучшения характеристик малых гидроэлектростанций предложено в их конструкции использовать нерегулируемую гидротурбину и бесконтактный асинхронный генератор, при этом, стабилизацию напряжения и частоты тока осуществлять непосредственным преобразователем частоты. В зависимости от требований потребителей к надёжности электроснабжения и качеству электроэнергии предложены несколько вариантов структурно-схемных решений автономных систем электроснабжения, выполненных с использованием малых гидроэлектростанций. При этом, значительно повысится эффективность таких систем если они будут использоваться с другими типами возобновляемых источников, к примеру, с ветроэлектрическими или солнечными электростанциями
-
Особенности выбора генератора и стабилизации параметров электроэнергии малых гидроэлектростанций
Краткое описаниеВ статье проводится анализ основных характеристик генераторов электроэнергии для применения их в составе малых гидроэлектростанций. Показано, что бесконтактные асинхронные генераторы в сравнении с синхронными генераторами и генераторами постоянного тока имеют улучшенные эксплуатационно-технические характеристики, и прежде всего, показатели надёжности и КПД. Приведены графические зависимости стоимости и массы генераторов от мощности. Предложено в качестве стабилизатора параметров электроэнергии асинхронного генератора, применяемого в качестве источника электроэнергии в малых гидроэлектростанциях использовать непосредственный преобразователь частоты. Раскрыты особенности работы и выбора параметров генераторов, работающих совместно с непосредственными преобразователями частоты. Раскрыты особенности работы непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией и с регулируемым углом сдвига фаз, в том числе их достоинства и недостатки. Приведены структурные схемы малых гидроэлектростанций, выполненных на асинхронных генераторах и непосредственных преобразователях частоты
-
Способы стабилизации параметров электроэнергии малых гидроэлектростанций
Краткое описаниеВ статье раскрыты основные способы стабилизации напряжения генераторов малых гидроэлектростанций. Приведены структурные схемы их реализации и проведён анализ особенностей работы, достоинств и недостатков. Рассмотрены особенности работы функциональных схем стабилизаторов напряжения с дискретным балластом, с фазовым управлением и управлением по току нагрузки. Показано, что значительно улучшить характеристики малых гидроэлектростанций можно за счёт применения в их конструкции бесконтактных генераторов: асинхронных генераторов с емкостным возбуждением и синхронных генераторов с постоянными магнитами. Рассматривается функциональная схема стабилизатора напряжения, в конструкции которого имеется дополнительная обмотка подмагничивания, что позволяет упростить систему стабилизации напряжения синхронного генератора с постоянными магнитами, а также функциональная схема стабилизатора напряжения асинхронного генератора, выполненная с использованием повышающих трансформаторов, что значительно снижает массу конденсаторов обеспечивающих возбуждение генератора и компенсацию реактивной мощности нагрузки. Рассмотренные в статье способы и устройства стабилизации напряжения генераторов позволят повысить эффективность предпроектных работ по созданию новых устройств стабилизации параметров электроэнергии генераторов малых гидроэлектростанций с улучшенными эксплуатационно-техническими характеристиками
-
Особенности расчёта бесконтактных генераторов электроэнергии
Краткое описаниеВ статье показано, что для улучшения характеристик автономных систем необходимы новые методы и принципы их конструирования, связанные как с применением возобновляемых источников, так и с применением новых технических решений электромеханических генераторов и статических стабилизаторов и преобразователей параметров электроэнергии. Раскрываются современные требования к генераторам электроэнергии, а также особенности расчёта параметров бесконтактных генераторов электроэнергии: асинхронных генераторов емкостного возбуждения и асинхронных генераторов с постоянными магнитами. Приведены аналитические выражения для расчёта электрических потерь и КПД генераторов, удельной массы и мощности. Показано, что целесообразно проектирование бесконтактных генераторов электроэнергии осуществлять в составе автономных систем электроснабжения, поскольку иногда выгоднее занизить основные критерии эффективности генераторов, для того чтобы улучшить, к примеру, массогабаритные показатели статических преобразователей. Сделан вывод о том, что для повышения эффективности проектирования бесконтактных генераторов электроэнергии на начальных этапах проектирования необходимо проводить предварительную оценку основных критериев эффективности бесконтактных электрических машин. Рассмотренные в статье аналитические выражения могут использоваться для предварительной оценки возможностей применения различных типов бесконтактных генераторов в составе автономных систем электроснабжения с учётом условий эксплуатации
-
Автономные ветроэлектрические установки и системы
Краткое описаниеВ статье раскрыты основные достоинства и недостатки возобновляемых источников энергии. Показано, что в целом использование возобновляемых источников в мире приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. Интересным является тот факт, что наибольшее применение получил в настоящее время самый изменчивый и непостоянный вид энергии – ветер. Суммарная мировая установленная мощность крупных ветровых станций, по разным оценкам, составляет около 20 ГВт. Это объясняется тем, что удельные капиталовложения в ветровую энергетику ниже, чем при использовании большинства других видов возобновляемой энергетики. Раскрыты особенности конструкции и работы современных ветроэлектрических станций. Показано, что при выборе ветроэлектрических установок и станций необходимо учитывать следующие основные параметры и факторы: среднее значение количества электроэнергии, потребляемое электроприёмниками ежемесячно; мощность генератора; время непрерывной работы при отсутствии ветра или при слабом ветре. Приведены структурно-схемные решения различных вариантов энергосистем, выполненных с использованием ветроэлектрических установок. Раскрыты перспективы развития ветровой энергетики. Рассмотренные в статье преимущества и особенности выбора основных функциональных узлов ветроэлектрических станций повысят эффективность предпроектных работ по созданию высокоэффективных систем электроснабжения с использованием комбинированных систем электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии
-
Срок службы опорных катков гусеничных лесозаготовительных машин
Краткое описаниеВ условиях жесткого диктата экономических факторов определение срока службы конструктивных элементов гусеничных лесозаготовительных машин (ГЛЗМ), в том числе опорных катков, становится важной проблемой для компаний изготовителей и компаний потребителей машин. При этом необходимо соблюсти оптимальное соотношение между первоначальной стоимостью опорных катков и расходами их жизненного цикла на техническое обслуживание и ремонт в течение всего срока службы. Лесозаготовительные машины работают в тяжелых природно-производственных условиях, в процессе эксплуатации на их пути регулярно встречаются различного рода препятствия в виде пней, камней, поваленных деревьев и т.д., которые в свою очередь негативно влияют на срок службы опорных катков. В данной статье были проведены исследования по сроку службы опорных катков гусеничных лесозаготовительных машин. Описываются основные виды дефектов опорных катков такие, как дефекты связанные с эксплуатацией; механического и термического происхождения, а также внутренние и динамические. Приведены факторы влияющие на износ опорных катков. Представлена модель определения срока службы опорных катков, в которой в общем случае может быть применен следующий принцип. Срок службы опорного катка определяется его полным допустимым эксплуатационным износом, деленным на фактический коэффициент для данного катка и условий эксплуатации
-
Теоретические исследования движения соломистых частиц при разравнивании валка сена
Краткое описаниеВ пресс-подборщиках с камерой постоянного объёма наблюдается неравномерность распределения плотности внутри рулона. Установлено, что наибольшая плотность сена по ширине рулона (ширине захвата подборщика) наблюдается в средней части. Это объясняется формой валка сена, который попадает в пресс- подборщик. Для разравнивания валка сена над подборщиком установлены вращающиеся диски с наклонными пружинными пальцами. Для улучшения распределения валка диски над подборщиком выдвинуты вперёд, образуя сходящий зазор. Разравнивающие диски, вращающиеся над движущимся валком, будут вызывать относительное движение соломистых частиц. Взаимодействие разравнивающих дисков с валком сена в вертикальной плоскости будет определяться упругостью валка сена и весом рамки с дисками. Проведено исследование траекторий движения соломистых частиц с помощью программы MathCad. В качестве исходных параметров задавались: степень уплотнения (уменьшение высоты валка при разравнивании), коэффициент трения, угловая скорость разравнивающих дисков, количество пальцев, скорость движения валка сена. В результате получены траектории движения соломистых частиц при работе разравнивающих дисков. Анализ полученных траекторий позволил установить основные параметры разравнивающего устройства: расстояние между пальцами 0,15…0,2 м; степень уплотнения при разравнивании 20…25%, угловая скорость разравнивающих дисков 23…30 рад/с, диаметр разравнивающего диска 0,74 м. Применения разравнивающего устройства в виде разравнивающих дисков с пальцами позволяет обеспечить равномерное распределение соломистых частиц по ширине захвата подборщика, обеспечив предварительное уплотнение валка сена перед подачей в камеру прессования пресс-подборщика, что способствует получению рулонов с большей массой, равномерным распределением плотности сена внутри рулона
-
Свойства мелкозернистых бетонов, полученных при отрицательных температурах
Краткое описаниеИсследования мелкозернистых бетонов свидетельствуют о возможности использования минеральных механоактивированных и нанодобавок в комплексе с противоморозными добавками, обеспечивающими организацию производства бетонных работ при отрицательных температурах воздуха, что особенно важно для Арктических регионов
-
Краткое описание
В статье рассмотрены модели и методы, позволяющие из предложенных подсистем и компонентов, на основе анализа требований, предъявляемых к обеспечению параметров, выбрать оптимальное решение для синтеза интегрированной системы
-
Метод построения окрестности статистического оптимума в задаче потребления невозобновляемых ресурсов
Краткое описаниеРассматривается NP-задача дискретной оптимизации потребления невозобновляемых ресурсов. Для решения задачи предлагается использовать NP-систему, совершающую переходы состояний на полном графе с числом вершин, равным количеству дискретных ресурсов. Целью такой системы является построение цепи заданной длины и минимального веса на полном графе. Длина цепи определяет количество потреблённых ресурсов. Проблемным фактором является факториальный рост числа вариантов цепей на графе при линейном росте количества ресурсов. Главная идея состоит в нахождении статистических закономерностей рангов переходов NP-системы при построении цепей минимального веса на графах малого размера. Использование рангов позволяет абстрагироваться от конкретных весов переходов, которые являются переменными величинами для каждой задачи оптимизации, и найти родовое свойство всех оптимальных решений. Найденные закономерности предлагается использовать для решения задач большой размерности. В результате исследований было определено, что вероятности рангов переходов описываются геометрическим распределением. В статье представлен алгоритм определения параметра геометрического распределения для ранга каждого перехода в зависимости от исходного и потреблённого количества ресурсов. Реализация метода генерирования субоптимальных цепей основано на использовании генераторов псевдослучайных чисел, задающих значения каждого ранга перехода NP-системы согласно геометрическому распределению вероятностей. К использованию предлагается два варианта генераторов рангов цепей. Компьютерный эксперимент показал полезный эффект предлагаемого метода на задачах малой и средней размерности