Рассматривается проблема проектирования электроприводов с асинхронными двигателями, обеспечивающими оптимальные пусковые и энергетические характеристики в динамических режимах работы электропривода.Проведен анализ исследований и публикаций, где начато решение этой проблемы. В настоящее время в качестве электрооборудования для привода технологических установок энергетического комплекса применяются в основном асинхронные двигатели. Можно отметить значительный прогресс в создании современных, энергетически эффективных асинхронных машин за счет применения новых материалов и точных расчетов при проектировании. Вместе с тем асинхронные двигатели сохраняют отдельные недостатки, что требует специального выбора определенных конструктивных параметров и характеристик при проектировании электрооборудования для привода технологических установок динамических режимов работы.Рассмотрены конструктивные особенности и проведен сравнительный анализ энергетических и пусковых характеристик асинхронных двигателей с различными роторами, включая короткозамкнутый ротор типа беличья клетка, с двойной клеткой, с глубоким пазом, массивный и двухслойный ротор в широком диапазоне нагрузок.Разработана методика выбора альтернативных двигателей с использованием сравнительных диаграмм. Приведены результаты исследований асинхронных двигателей с короткозамкнутым и двухслойным ротором в наиболее тяжелых повторно-кратковременных режимах с частыми пусками, электрическим торможением и реверсом. Определены диапазоны нагрузок и характеристик динамических режимов для проектирования энергетически эффективных судовых рулевых приводов с альтернативными асинхронными двигателями, имеющими двухслойный ротор.К таким характеристикам относятся: продолжительность и частота включений, момент инерции, наличие торможений и реверсов приводов, номинальные, пусковые и тормозные потери, характер нагрузок и перегрузок, способы вентиляции альтернативных двигателей.
Рассмотрены неисправности электрических машин, которые имеют место вследствие коротких замыканий, перегрузок, изменения напряжения питающей сети. Особое внимание уделено повреждению изоляции обмоток статора и межвитковым замыканиям. Дан обзор применения релейной защиты для предотвращения неисправностей электрических машин при возникновении аварийных режимов. Установлено, что существующие виды защит – мгновенная релейная защита, токовая защита, защита от межфазных коротких замыканий, защита от перегрузки, защита от минимального напряжения – не гарантируют сбережения машины при межвитковых замыканиях. Эти виды защит не обладают достаточной избирательностью, чувствительностью и быстродействием, не учитывают существующую асимметрию напряжения питающих сетей и способны приводить к ложным срабатываниям.Рассмотрены предпосылки возникновения коротких замыканий: тяжелые условия работы, недостаточная стабильность электрических свойств изоляционных материалов, несовершенная технология укладки обмоток. Установлено, что основными причинами возникновения коротких замыканий в обмотках машин являются: повреждение изоляции под влиянием внешних воздействий, продолжительная работа электродвигателя при повышенной температуре обмоток, естественное старение изоляции.Рассмотрены особенности физических процессов, происходящих при витковых замыканиях в отдельной фазе статора, при различном соединении катушечных групп обмотки, сопровождающихся образованием электрической дуги и повреждением изоляции.Особое внимание уделено внедрению релейной защиты для предупреждения межвитковых замыканий в статорных обмотках, следствием которых является неремонтопригодное состояние электрических машин.Установлено, что перспективным видом является защита, реагирующая на изменение магнитных потоков рассеяния статорных обмоток двигателя, чувствительным элементом которой является кольцевая измерительная катушка, расположенная внутри двигателя у лобовой части обмотки, а ее выводы подключены к реагирующему органу. Однако это изобретение имеет существенные недостатки, а именно: при асимметрии питающего трехфазного напряжения данная защита срабатывает на отключение двигателя подобно срабатыванию при витковом замыкании между секциями одной фазы.Авторы рекомендуют применять специальный трансформатор, включенный между питающей сетью и выходом измерительной катушки. Вследствие этого асимметричные составляющие компенсируют друг друга, и защита срабатывает только при межвитковом замыкании в фазе обмотки статора.
Стремительное развитие солнечной энергетики привело к созданию качественно новых энергосистем с высокой долей солнечной генерации. Поведение систем подобного рода в определенных случаях существенно отличается от поведения традиционных энергетических систем, содержащих преимущественную долю тепловых электростанций. Так, значительная доля генерации солнечных электростанций (СЭС) в составе энергосистемы, отсутствие регулировочного диапазона реактивной мощности и общепринятой концепции моделирования солнечной электрической станции приводят к проблеме ввода излишних ограничений для сохранения устойчивости и надежности энергосистемы. Вместе с тем задачи устойчивости и надежности необходимо решать одновременно с задачами экономии энергоресурсов – именно в этом заключается проблема оптимизации. Баланс между надежностью и экономией заключается в соблюдении требуемых ограничений по сечениям энергосистемы.Проделанный анализ позволил определить приоритетные направления в исследовании работы солнечных электростанций в составе единой энергосистемы. Произведен расчет суточного графика генерации активной мощности для совокупности солнечных электростанций, находящихся в одинаковых метеорологических условиях, для двух характерных сезонов года (зимний и летний). Определен реальный регулировочный диапазон реактивной мощности и проведен анализ участия СЭС в обеспечении устойчивости и надежности энергосистемы. Данные результаты получены в ходе исследования энергосистемы Республики Крым и города Севастополя.Одним из главных выводов данной статьи является отсутствие общего подхода в описании СЭС совместно с системой регулирования в математических моделях для расчета установившихся и переходных электроэнергетических режимов. С учетом нарастающей тенденции цифровизации в настоящее время данный вопрос встает более остро. Сделанные выводы позволят задать вектор развития проработки вопросов присоединения солнечных электростанций к единой энергетической системе.
Предложены новые конструктивные решения генераторных агрегатов с интегрированными индукторными генераторами модульного типа. Разработаны основы аналитических и численных методов расчета генераторов, относящихся к новому классу индукторных машин с распределенными магнитными и сосредоточенными электрическими системами.Целью исследования является разработка интегрированных конструкций модульного индукторного генератора, включающая создание расчетной методики с расчетом минимальных удельных показателей массы и обоснованием областей эффективного использования генераторов с различными видами приводов.Обоснованы области применения новых генераторных агрегатов, имеющих улучшенные массогабаритные показатели, эксплуатационные и экономические характеристики и отвечающих современным требованиям безотходных технологий и снижения стоимости. Достоверность полученных научных результатов обусловлена строгими математическими выводами аналитических зависимостей, проверкой решения задач по определению размеров и удельных показателей генераторов численными методами. Представленные результаты расчета подтверждены экспериментальными исследованиями.Показано, что по сравнению с классическими индукторными машинами с сосредоточенными магнитными и распределенными электрическими системами показатели удельной массы предложенных генераторов могут быть многократно улучшены. Полученные результаты являются основой для промышленного изготовления опытных образцов новых генераторных агрегатов с целью их доработки и организации производства.
The rapid development of solar energy has led to the creation of qualitatively new energy systems with a high share of solar generation. The behavior of systems of this kind in certain cases differs significantly from the behavior of traditional energy systems containing the predominant share of thermal power plants. Thus, a significant share of the generation of solar power plants as part of the power system, the lack of an adjustment range for reactive power and the generally accepted concept of modeling a solar power plant lead to the problem of introducing unnecessary restrictions to maintain the stability and reliability of the power system. At the same time, the problems of stability and reliability must be solved simultaneously with the problems of saving energy resources; this is precisely the problem of optimization. The balance between reliability and economy lies in meeting the required restrictions on the cross-sections of the power system. The analysis made it possible to determine the priority directions in the study of the operation of solar power plants as part of a unified energy system. The calculation of the daily schedule of power generation for a set of SESs located in the same meteorological conditions for two seasons of the year has been performed. The real regulation range of reactive power was determined and the analysis of participation in the rating of stability and reliability of power systems was carried out. These results were obtained during the study of the power system of the Republic of Crimea and the city of Sevastopol. One of the main conclusions of this paper is the lack of a general approach in the description of SES together with the control system in mathematical models for calculating steady-state and transient electric power modes. Given the growing trend towards digitalization, this issue is currently becoming more acute. The conclusions made will allow us to set a vector for the development of the study of the issues of connecting the SES to the unified energy system.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.