Халықаралық ғылыми-практикалық конференциясының е ң б е к т е р І
жүктеу/скачать 4,3 Mb. Pdf көрінісі
|
Итого компонентов N 2n 2 n 2 +3n-2 5n 3n+4 Рисунок 1 – График зависимостей количества силовых компонентов от числа уровней напряжения инвертора для каждой топологии Оценивая график, представленный на рисунке 1, можно сделать вывод о нецелесообразности построения инвертора с более чем 10 ступеней напряжения ввиду большого количества силовых электрокомпонентов. Теперь произведем оценку зависимости КНИ от числа ступеней выходного напряжения инвертора. Для этого используем модель инвертора в MATLAB [3]. Постепенно увеличивая количество ступеней от 1 до 20, будем измерять КНИ для двух случаев: без фильтрации выходного напряжения и с применением фильтра Баттерворта 2-го порядка с частотой среза 1000 Гц. Моделирование произведено при использовании стратегии коммутации описанной в [3]. По полученным результатам построен график зависимости КНИ от числа ступеней выходного напряжения инвертора. 58 Рисунок 2 – Зависимость КНИ от числа ступеней напряжения инвертора На графике, представленном на рисунке 2, красным цветом обозначена кривая зависимости КНИ выходного напряжения от количества ступеней инвертора без использования фильтра нижних частот, а синим – с применением фильтра Баттерворта 2-го порядка с частотой среза 1000 Гц. По результатам моделирования можно сделать следующий вывод. С увеличением количества уровней напряжения КНИ, естественно, уменьшается. Но следует обратить внимание на то, что разница между значениями КНИ с каждой новой ступенью становится все менее значительной. Поскольку увеличение ступеней инвертора влечет за собой увеличение компонентной базы, себестоимости, усложнение устройства и системы управления, то следует внимательно относиться к данному параметру при проектировании. Согласно требованиям ГОСТ 13109-97, номинально допустимое значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения до 380 В составляет 8%. Таким образом, согласно результатам исследования оптимальным является использование многоуровневого инвертора с 6-10 ступенями напряжения. Литература: 1. José Rodríguez, Jih-Sheng Lai and Fang Zheng Peng. Multilevel inverters: A survey of topologies, controls and applications. IEEE Trans. Ind. Electron. 49(4), 2002: 724-738. 2. Bindeshwar Singh, Nupur Mittal and others. Multi-level inverter: a literature survey on topologies and control strategies. International Journal of Reviews in Computing. 10, 2012: 1-16. Sayat Moldakhmetov, Nalik Issembergenov and Abdurazak Kasymov. Multilevel inverter based on level switch and H-bridge. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 10(16)б 2015: pp. 6884-6887. 59 УДК 622.272.б. Мұратбекұлы Ә. (Караганда, КарГТУ) РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОГРУЗОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ СКЛАДСКОГО ПОМЕЩЕНИЯ ТОО «ЭЛЕКТРОВОЗ ҚҰРАСТЫРУ ЗАУЫТЫ» ТОО «Электровоз құрастыру зауыты» – это завод по производству грузовых и пассажирских электровозов переменного тока по технологии французской компании «Alstom Transport», построенный в рамках реализации Государственной программы форсированного индустриально- инновационного развития на 2010-2014 годы. Мощность предприятия составляет 100 секций грузовых KZ8A и пассажирских KZ4A электровозов в год. Для полного цикла сборки электровоза, продукция проходит через сварочный цех, покрасочный цех, сборочный цех и цех испытания и диагностики. На складке хранятся больше десяти тысяч комплектующих деталей на разные цеха, также поступают новые модифицированные детали, на которых не указываются номера. При заказе комплектующих деталей, оператору склада приходится искать детали в разных местах, также проблемой является повторение номеров на метизы. Осуществление поставки деталей, находящиеся на складе в цех, производится через автоматизированные складские системы (АСС). АСС предусматривают использование управляемых компьютером подъемно- транспортных устройств, которые закладывают изделия на склад и извлекают их оттуда по команде. Автоматизированные складские системы не только исключают ручной труд, но и позволяют экономить складские площади, ускорять складские операции и улучшать контроль за материально-техническими запасами, поскольку ЭВМ следит за местонахождением каждого изделия на складе. Челнок — основная составная часть автоматизированной складской системы перемещается между неподвижными складскими полками и размещает или извлекает требуемый груз. Помимо передвижения на плоскости, «челнок» способен подниматься на заданную высоту для извлечения груза и передвигать грузы на несколько уровней в глубину полки хранения. Автоматизированные склады состоят из стеллажей, кранов-штабелеров и систем доставки материалов для загрузки в склад и выгруженных товаров из склада (система "загрузки-выгрузки"). Стеллажи разбиты на ячейки. Высота стеллажей составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров. Длина стеллажей составляет от нескольких метров до сотен метров. 60 Ёмкость автоматизированных складов составляет от нескольких сотен ячеек до сотен тысяч ячеек. Краны-штабелеры бывают одномачтовые и двухмачтовые. Все краны-штабелеры имеют систему питания, систему адресования и систему информационной связи. Система питания кранов-штабелеров выполняется с помощью гибкого силового кабеля. Для управления складом используются промышленные контроллеры или персональные компьютеры, которые устанавливаются в зале управления. На кране-штабелере устанавливается бортовой контроллер. Система "загрузки-выгрузки" может быть выполнена из рольгангов, цепных конвейеров, транспортерных лент, подвесных толкающих конвейеров, подвесных монорельсовых дорог и др. Поиск деталей будет осуществлена с помощью созданной программы для генерации не повторяющих кодов со штрих кодами и распределение на определенные ячейки согласно технологическому процессу и рабочего участка. Так как учет деталей ведется в MS Excell, для генерации кодов будет использовано Visual Basic Application. VBA отличается от языка программирования VB тем, что система VBA предназначена для непосредственной работы с объектами Office, в ней нельзя создавать проект независимо от приложений Office. Как это будет работать: - Оператор будет заполнять окошки где должен написать наименование детали; - Выбирает цех; - Соответственно выбирает технологический процесс из перечня; - Указывает рабочий участок; - При нажатии создать код, создается код и печатается на созданный номер штрих код и указывается адрес хранения ячейки; Какие результаты получим после внедрения системы: - Увеличение скорости работы склада и оптимизация площади хранения; - Систематичный контроль и анализ остатков, поступления, движения оборота и отгрузки товара; - Сокращение потерь предприятия (минимизация воровства); - Контроль персонала, сокращение расходов на его содержание; 61 УДК 621.311.22 Нешина Е.Г. (Караганда, КарГТУ) Амантай Ж.Е. (Караганда, КарГТУ) Омар А.К. (Караганда, КарГТУ) ВОПРОСЫ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС Эффективность комбинированного производства электрической энергии и теплоты на ТЭС оценивается значением экономии топлива по сравнению с раздельной выработкой этих видов энергии. При раздельном производстве используются конденсационная электростанция и паровой котел низких параметров или котельная с водогрейными котлами. Экономия топлива на ТЭС определяется по разности расходов топлива на ней и на раздельной установке при производстве электрической энергии и теплоты одного и того же количества и качества. В общем случае экономия топлива от теплофикации ∆В = В разд - В комб (1) где В разд =В КЭС +В кот , В комб =В ТЭЦ - затраты топлива при раздельной и комбинированной схемах; В КЭС ,В кот - расходы топлива на КЭС и в котельной; В ТЭЦ - расход топлива на ТЭЦ. Так как на ТЭС подогрев сетевой воды осуществляется отборным паром, а при раздельной схеме используются паровые котлы низких параметров, при оценке экономичности ТЭС нужно иметь в виду, что в реальных схемах теплоснабжения всегда есть дополнительные затраты, такие как потери энергии при транспортировании, капитальные затраты на теплотрассы, затраты на ремонт, обслуживание и др. Как правило, эти затраты в случае теплоснабжения от ТЭС выше, чем при раздельном производстве, так как местные и районные котельные располагаются ближе к потребителю и, следовательно, имеют меньшую протяженность трубопро- водов для передачи тепловой энергии. Кроме того, капитальные затраты на сооружение ТЭС обычно больше, чем на сооружение раздельной установки. Поэтому теплоцентрали будут экономичнее раздельной установки, когда за счет экономии топлива на них окупаются перечисленные затраты. Экономию топлива от теплофикации удобно определить, сравнивая количества тепловой энергии, отпускаемой котлами ТЭС и раздельной установкой, при условии их равноценности. Экономия топлива на теплофикационном энергоблоке по сравнению с раздельной установкой увеличивается при понижении параметров отбираемого пара и, наоборот, уменьшается с их увеличением. Экономия также 62 увеличивается с ростом количества отборного пара. Таким образом, экономия от теплофикации связана с уменьшением относительного расхода топлива в энергетическом котле комбинированной установки, производящем тепловую энергию более высоких параметров, чем котел низких параметров при раздельном производстве. Экономия топлива зависит от параметров и количества тепловой энергии, отпускаемой внешнему потребителю. Очевидно, что экономия топлива достигается во всей энергетической системе. При наличии таких систем необходим расчет их эффективности. Одним из вариантов такого расчета может быть расчет с использованием эксэргии. Эффект экономии топлива при теплофикации по сравнению с раздельным производством объясняется следующим образом. Если считать электрическую энергию и теплоту разного энергетического потенциала равноценными, то экономия получается в основном за счет сокращения передачи теплоты в конденсатор. Сокращение передачи теплоты в конденсатор теплофикационного энергоблока по сравнению с конденсационным определяется в соответствии с зависимостью. Отсюда можно сделать вывод, что при комбинированном производстве обоих видов энергии экономия имеет место за счет сокращения передачи теплоты в конденсатор турбины. Если считать теплоту с различным энергетическим потенциалом и электроэнергию качественно различными формами энергии (неравноценными), то экономия топлива при теплофикации объясняется иначе. Передача теплоты в системы отопления и технологических нужд в раздельной установке происходит со свежим паром, а на ТЭС — с отборным паром при равных их количествах и одинаковых параметрах. Работоспособности (эксэргии) этих потоков равны. Срабатывая свой энергетический потенциал до уровня, существующего в месте отбора, пар выполняет работу в промежуточной части турбины, что не происходит со свежим паром в котельной. Меняются качество тепловой энергии и работоспособность (эксэргия), но не количество. Конечно, при этом надо иметь в виду потери теплоты в нерегулируемых отборах и в окружающую среду. Таким образом, экономия топлива при теплофикации по сравнению с раздельной установкой связана с более высокой работоспособностью (эксэргией) пара энергетических котлов по отношению к пару, отпускаемому котлами низких параметров, или к воде на выходе из водогрейных котлов. 63 УДК 533.6.01 Сакипова С.Е. (Караганда, КарГУ) Камбарова Ж.Т. (Караганда, КарГУ) Кощегулова Г.Б. (Павлодар, ПГПИ) Адыканова А.А. (Караганда, КарГУ) АВТОНОМНАЯ ВЕТРО-СОЛНЕЧНАЯ СТАНЦИЯ НА ОСНОВЕ ВЕТРОТУРБИНЫ С ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЕМОЙ ФОРМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАСТЕЙ Одной из важнейших особенностей развития на современном этапе является повышенное внимание мирового сообщества к проблемам рациональности и эффективности использования энергоресурсов, внедрения технологий энергосбережения и поиска возобновляемых источников энергии. Возрастание потребности человечества в энергетических ресурсах приводит к необходимости поисков и более широкого использования альтернативных источников энергообеспечения. К их числу относится в первую очередь ветроэнергетика, для развития которой чрезвычайно важно иметь достоверную информацию о режиме ветра на территории предполагаемого размещения ветроэнергетических установок. На большей части территории Центрального Казахстана расположены зоны с низкими значениями среднегодовых скоростей ветра. Для таких скоростей ветра до сих пор нет ветродвигателей малой и средней мощности, выпускаемых промышленным способом, а использование имеющихся на рынке более мощных установок экономически невыгодно. Разработка и создание небольших ветроэнергетических станций, предназначенных для низкоскоростных ветропотоков, является актуальными для Казахстана и соответствует главным приоритетам развития отечественной науки. Данная проблема в нашей республике приобрела особую актуальность в связи с подготовкой Казахстана к всемирной выставке достижений науки и техники «EXPO-2017». Основными тематическими направлениями «EXPO-2017» являются понятия «Энергетика будущего» и «Экологически чистая энергетика». Рассматриваемая ветроэнергетическая установка создана на основе ветрогенератора парусного типа с диаметром ветроколеса D=4 м. В качестве силовых элементов ветротурбины использованы лопасти с динамически изменяемой формой поверхности. Ветроколесо содержит жесткий стержневой каркас, на котором закреплены лопасти в виде треугольного гибкого «паруса» с подвижным концом [1]. Одно основание парусной лопасти соединено с каркасным стержнем, а противоположная ему вершина соединена с помощью гибкого крепления. Наружные концы, опорных стержней соединены между собой стержнями образуя, конструкцию в виде треугольной формы для каждой парусной лопасти, 64 внутренние концы опорных стрежней закреплены на ступице вала, тем самым образуя жесткий каркас ветроколеса. На рис.1 а показан общий вид ветроколеса, на рис.1 б вид сбоку. а) б) 1 - вал ветротурбины, 2 - опорные стержни ветроколеса, 3 - крепетели опорных стержней, 4 - диск вращения ветротурбины, 5 - подшипник, 6 - каркасные стержни ветротурбины, 7 - шкив, 8 - лопасти ветротурбины, 9 - опорные стержни, 10 - регулируемое гибкое крепление подвижного конца лопасти Рис.1. Схема конструкции ветротурбины Номинальная мощность созданной автономной гибридной станции с элементом накапливания энергии равна 3.5 кВт. В гибридной системе основной источник энергии – это ветротурбина с лопастями динамически изменяемой формы поверхности. Вспомогательным источником энергии является набор из солнечных панелей для производства электричества в периоды безветренной погоды. Система состоит из ветротурбины, гибридного ветросолнечного контроллера (24 В, мощность - 1000 Вт (wind) и 300 Вт (solar)), 2-х дополнительных солнечных контроллеров (24 В, 50 А), инвертора (2000 Вт, 220 В), электрощита с установленными 4-мя автоматами защиты (220В, 10 А) для питания 4-х лабораторий, 4-х дополнительных солнечных панелей (каждая мощностью 250 Вт, 24 В), 6-ти аккумуляторов (каждая емкостью 150 А×ч, суммарная емкость 450 А×ч). Ветрогенератор вырабатывает три фазы переменного тока, контроллер обеспечивает постоянное напряжение для заряда аккумуляторов, которое затем с помощью инвертора преобразуется в переменное. Для безопасности работающего обслуживающего персонала согласно технике безопасности ветротурбина ограждена, радиус огражденной площадки составляет 6 м. На площадке имеется портативная метеостанция. Ветроэнергетическая установка установлена на высоте 5 м от поверхности Земли. В целях безопасности при усилении ветра для уменьшения рабочей площади ветроколеса парусные лопасти закручиваются вокруг каркасных стержней ветроколеса. Дополнительное 65 оборудование расположено в сухом проветриваемом помещении с постоянной температурой и влажностью воздуха не выше 85%. В среднем за месяц на станции вырабатывается 625 кВт×ч, что обеспечивает работу в нормальном режиме электроприборов и компьютеров, а также освещение лабораторий, общей площадью 158 кв.м. На рис. 2 представлена схема автономной ветро-солнечной станции. Рис.2. Схема автономной ветро-солнечной станции Испытание работоспособности автономной ветро-солнечной станции на основе опытного образца ветротурбины с динамически изменяемой формой поверхности лопастей проводились в течение года. Результаты испытаний подтвердили возможность данной станцией для бесперебойного снабжения электрической энергией 4-х лабораторий физико-технического факультета КарГУ им.Е.А.Букетова. Следовательно, конструкция данной ветротурбины может быть принята в качестве базовой при создании гибридных ветроэнергетических установок, эффективно работающих при скоростях ветра от 3 м/с до 12 м/с. Литература Инновационный патент на изобретение РК № 30829 от 24.12.2015 г. «Ветротурбина для малых скоростей ветра». Авторы: Кусаиынов К., Сакипова С.Е., Камбарова Ж.Т., Танашева Н.К., Тургунов М.М. и др. 66 УДК 622.272.б. Сейдигазимов Ш.М. (Караганда, КарГТУ) РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОГРУЗОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ СКЛАДСКОГО ПОМЕЩЕНИЯ ТОО «ЭКЗ» ТОО «Электровоз құрастыру зауыты» – это завод по производству грузовых и пассажирских электровозов переменного тока по технологии французской компании Alstom Transport, построенный в рамках реализации Государственной программы форсированного индустриально- инновационного развития на 2010-2014 годы. Мощность предприятия составляет 100 секций грузовых KZ8A и пассажирских KZ4A электровозов в год. Для полного цикла сборки электровоза, продукция проходит через сварочный цех, покрасочный цех, сборочный цех и цех испытания и диагностики. На складке хранятся больше десяти тысяч комплектующих деталей на разные цеха, также поступают новые модифицированные детали, на которых не указываются номера. При заказе комплектующих деталей, оператору склада приходится искать детали в разных местах, также проблемой является повторение номеров на метизы. В данной работе создается программа для генерации не повторяющих кодов со штрих кодами и распределение на определенные ячейки согласно технологическому процессу и рабочего участка. Так как учет деталей ведется в MS Excell, для генерации кодов будет использовано Visual Basic Application. VBA отличается от языка программирования VB тем, что система VBA предназначена для непосредственной работы с объектами Office, в ней нельзя создавать проект независимо от приложений Office. Как это будет работать: - Оператор будет заполнять окошки где должен написать наименование детали; - Выбирает цех; - Соответственно выбирает технологический процесс из перечня; - Указывает рабочий участок; - При нажатии создать код, создается код и печатается на созданный номер штрих код и указывается адрес хранения ячейки; Какие результаты получим после внедрения системы: - Увеличение скорости работы склада и оптимизация площади хранения; - Систематичный контроль и анализ остатков, поступления, движения оборота и отгрузки товара; - Сокращение потерь предприятия (минимизация воровства); 67 - Контроль персонала, сокращение расходов на его содержание; Осуществление поставки деталей, находящиеся на складе в цех, производится через автоматизированные складские системы (АСС). АСС предусматривают использование управляемых компьютером подъемно- транспортных устройств, которые закладывают изделия на склад и извлекают их оттуда по команде. Автоматизированные складские системы не только исключают ручной труд, но и позволяют экономить складские площади, ускорять складские операции и улучшать контроль за материально-техническими запасами, поскольку ЭВМ следит за местонахождением каждого изделия на складе. Челнок — основная составная часть автоматизированной складской системы перемещается между неподвижными складскими полками и размещает или извлекает требуемый груз. Помимо передвижения на плоскости, «челнок» способен подниматься на заданную высоту для извлечения груза и передвигать грузы на несколько уровней в глубину полки хранения. Автоматизированные склады состоят из стеллажей, кранов-штабелеров и систем доставки материалов для загрузки в склад и выгруженных товаров из склада (система "загрузки-выгрузки"). Стеллажи разбиты на ячейки. Высота стеллажей составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров. Длина стеллажей составляет от нескольких метров до сотен метров. Ёмкость автоматизированных складов составляет от нескольких сотен ячеек до сотен тысяч ячеек. Краны-штабелеры бывают одномачтовые и двухмачтовые. Все краны-штабелеры имеют систему питания, систему адресования и систему информационной связи. Система питания кранов-штабелеров выполняется с помощью блиндотроллей или гибкого силового кабеля. Система адресования состоит из кодовых пластин, закрепленных на стеллажах и головки адресования, расположенной на перемещающемся вдоль мачты крана-штабелера телескопическом столе. Для системы адресования кранов-штабелеров применяется двоичная система счисления, двоично-десятичная или код Грея. Для управления складом используются промышленные контроллеры или персональные компьютеры, которые устанавливаются в зале управления. На кране-штабелере устанавливается бортовой контроллер. Система "загрузки-выгрузки" может быть выполнена из рольгангов, цепных конвейеров, транспортерных лент, подвесных толкающих конвейеров, подвесных монорельсовых дорог и др. 68 ӘОЖ 537.87 Сыдыққұл И.Е (Алматы, ҚазМемҚызПУ) ДИСПЕРСИЯ БОЛМАҒАН КЕЗДЕГІ ЗАТТАРДАҒЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ӨРІСТІҢ ЖАЛПЫ ТЕҢДЕУЛЕРІ Электромагниттік құбылыстардың алғашқы заңдары кеңістіктің әртүрлі нүктелеріне қатысты қатынастар түрінде өрнектелінеді. Мысалы: Кулон заңы кеңістіктің әртүрлі нүктелерінде болатын зарядтардың әсерлесу күшін анықтайды. Максвелл теңдеулері сол кеңістіктің бір нүктесінде сол берілген уақыт мезетінде болатын шамалардың арасындағы қатынастар түрінде электромагниттік өрістің заңдылықтарын тұжырымдайды. Электромагниттік өрісті математикалық баяндаудың өзіндік ерекшелігі міне осындай. Электрлік және магниттік өріс байқалатын кеңістік облысын электромагниттік өріс деп атайды. Бұл өріс, электр өріс кернеулігі E, электр индукция векторы D, магнит өрісінің кернеулігі, магнит индукция B векторы. Бұл төрт векторлар тәуелсіз емес және мынадай қатынастармен байланысады: ?????? = ???????????? ?????? = ???????????? Мұндағы ε - абсолют диэлектрик өтімділік, μ - абсолют магниттік өтімділік. Абсолют Гаусс бірліктер жүйесінде, электрлік шамалар СГСЭ бірліктермен, ал магниттік шамалар СГСМ бірліктерімен өлшенеді.Бұл бірліктер жүйесінде E, D, B, H бірдей өлшеу бірлікке ие, ε және μ шамалар бірдей өлшеу бірлікке ие болмайды және вакуум үшін бірге тең. Осының нәтижесінде вакуумде D және B векторлары E және H векторларымен сәйкес келеді, сол себепті вакуумде электромагниттік өріс тек E және H векторларымен сипатталады. Дегенменде көптеген электрлік шамалар практикада қолданылмайтын өлшеу бірліктерге ие. Мысалы: ток күші ампермен, кернеу вольтпен, заряд кулонмен кедергі оммен т.б. Гаусс бірліктер жүйесінде, бұл шамалар СГСЭ бірліктері арқылы көрсетіледі. Бұл жүйеде E және D әртүрлі өлшеу бірлікке ие. Осыдан ε шамада өлшеу бірлікке ие болады. Вакуум үшін ол бірге тең емес, және вакуум ішінде E және D векторлары сәйкес келмейді. Осындай жағдайды H және B векторлары үшінде айтуға болады. Сонымен материалды ортада және вакуумде өріс E, D, B, H төрт векторларымен сипатталады. Заттардағы электромагниттік толқындардың таралуы төмендегі әсерлерге байланысты: толқындардың жұтылуы, дисперсия, сәуленің сынуы, жазық поляризация қозғалысы. Максвеллдің ортақ теңдеулері . 4 1 , 4 j c dt D d c H rot D div (І) . 0 , 0 1 B div dt dB c E rot (ІІ) (1) 69 Егер материалдық ұқсастық белгілі болған жағдайда, бізге өрісті есептеуге мүмкіндік береді. Жоғарыда көрсетілген сияқты, заттардың қасиеттеріне тәуелді және өте тар шекаралармен салыстыруда қолданулар шекаралары (1) теңдеулермен анықталады. Біз, содан кейін D ⃗⃗ және Е ⃗⃗⃗ , В⃗⃗ және Н ⃗⃗ , J ⃗⃗ және Е⃗⃗ арасындағы айнымалы электромагниттік өрісті ұсынамыз, статикалық тензор ( 2) ε, (2) μ, (2) γ тұрақты өріс сияқты қалады, яғни , 2 E D , 2 H B стр E E j 2 (2) (сегнетоэлектр және ферромагниттік қасиеті бар деп болжанғанда). Егер өрістер жиілігін заттардағы электрондық және иондық тербелістер мен меншікті жиіліктермен салыстырғанда (2) теңдеулері қолданылмайды. Өрістің жиілігінің заттық тұрақтыларға тәуелділігі дисперсия деп аталады. Бұл тарауда біз өрістің жиілігі дисперсия аясынан тыс болсын делік. Заттар біртекті және изотропты болып табылады және көлемдік заряды жоқ (ρ = 0) делік. (2) орнына (1) койып мынаны аламыз . 4 , 0 . стр E E c dt E d c H rot E div (I′) . 0 , 0 H div dt H d c E rot (II′) (3) Электромагниттік потенциалдар әдісімен жүйелер шешімін қарап шығамыз. ??????⃗ = −?????????????????????????????? − 1 ?????? ???????????? ???????????? , ??????⃗ = ????????????⃗⃗ = ???????????????????????? (4) (4) орнына (3) койып мынаны аламыз ???????????? ?????? 2 ?????? 2 ?????? ???????????? 2 − ∇ 2 ?????? + ????????????????????????(???????????????????????? + ???????????? ?????? ???????????? ???????????? + 4?????????????????? ?????? ??????) + 4?????????????????? ?????? 2 ???????????? ???????????? = 4?????????????????? ?????? 2 ??????⃗ стр , ???????????? с 2 ?????? 2 ?????? ???????????? 2 − ∇ 2 φ − 1 c ∂ ∂t (divA ⃗⃗ + εμ c ∂φ ∂t + 4πμγ c φ) + 4πμγ c 2 ∂φ ∂t = 0. Егер формада потенциалдардың калибірленуі шарты енгізілсе, φ және А ⃗⃗ үшін теңдеулер ???????????????????????? + ???????????? ?????? ???????????? ???????????? + 4?????????????????? ?????? ?????? = 0. (5) ε = μ = 1 , γ = 0 (5) вакуумда потенциалдар калибірлеу (6) шартына айналады. (5) шартына сәйкес потенциалдар теңдеуі . 4 4 0 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 стр E c dt A d c dt A d c A dt d c dt d с (6) Толқындық теңдеулердің айырмашылығы бірінші ретті уақыт бойынша Ε⃗ стр туынды алынады. (6) теңдеу телеграфты теңдеу деп аталады. 70 УДК 621.548 Таранов А.В. (Караганда, КарГТУ) Акпанбаев Т.К. (Караганда, КарГТУ) ПОДКЛЮЧЕНИЕ МИКРОСЕТИ К ОБЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Возобновляемые источники энергии в частности энергия ветра, солнца, воды являются наиболее перспективными из источников возобновляемой энергетики на данный момент, которые не зависят от полезных ископаемых. В последнее время спрос на использование возобновляемых источников энергии заметно растет, благодаря своей доступности. Интеграция ВИЭ, в особенности энергии ветра создает в сети потенциальные технические проблемы, которые влияют на качество электроэнергии системы из-за прерывистого характера энергии ветра. Потенциальные технические трудности возникают не только из-за прерывистого характера энергии ветра, но из-за конструкции типов ветровых турбин, электрооборудования, а также характеристики технологического присоединения. Микросеть представляет с собой новую концепцию в производстве электроэнергии. Концепция микросеть предполагает скопление нагрузки различных микроисточников, работающие как единая управляемая система обеспечивающая мощность электрической системы для своей локальной области. Основными компонентами микросети являются мини-ГЭС, солнечные батареи, энергия ветра и систему хранения энергии, которые подсоединяются к основной электросети. Микросеть может работать в двух режимах: первый режим подключенный к сети, а другой автономный. Основным преимуществом микросети является то, что она может работать в автономном режиме или в основном режиме после подключения к ней. Генерация в микросети обычно происходит при низком напряжении. Но недостатком микросети является то, что оператор должен быть очень бдительным, потому что к микросети может быть подключено несколько систем питания. Микросеть может включать в себя несколько микроисточников такие как: ветровая, солнечная энергия или других источников энергии, как показано на рисунке 1. Эти источники энергии могут быть отключены от микросети в зависимости от погодных условий, все переключения происходят автоматически и контролируются диспетчером. Также они могут быть отключены от основной сети. Произведенное тепло от источников генерации, таких как микротурбины, солнечные электростанции могут быть использованы для местного отопления или 71 отопления помещений, что позволяет наряду с электрической энергией вырабатывать тепловую. Рисунок 1. Система микросети Традиционная модель передачи электроэнергии на переменном токе с помощью передачи высокого и низкого напряжения по линиям электропередач вызывает огромные потери энергии и затраты. В будущем каждый дом будет иметь свою собственную систему бесперебойного использования возобновляемых источников энергии, при этом имея возможность работать в двух режимах: автономный режим, режим подключения к сети. Эта система способна производить плавный непрерывный переход между этими режимами, используя усовершенствованный алгоритм обнаружения секционирования и ресинхронизации. При отключении питания от электрической сети система будет переходить в изолированный режим. Когда энергия будет доступна система начнет синхронизировать и подключится к сети. Двунаправленный преобразователь питания (ДПП) управляет двумя параметрами активного тока и активной/реактивной мощности. В автономном режиме ДПП контролирует два параметра: частоту переменного тока и напряжение. В развитых странах Европы многие потребители продают излишки электроэнергии в общую электрическую сеть, при этом соблюдая все законодательные регламенты Параметры электрической сети (напряжение, частота) необходимо контролировать. Оператор должен знать колебание частоты и напряжения, которое будет подаваться в электрическую сеть. Если кто-то не проследит или допустит халатность, то может произойти повреждение системы, а также оборудования используемого в сети. Для надежной синхронизации целесообразно применять инверторные источники бесперебойного питания в зависимости от нагрузки. ИИБП может работать в двух режимах: Режим, когда аккумулятор всегда включен в цепь питания выходного инвертора, и в переключении нет необходимости, называется режимом двойного преобразования. Такой режим является на 72 данный момент самым надежным вариантом. Второй способ ИИБП в схеме автономного режима, получающий питание от источника. Этот режим может использоваться при отключении микросети от основной сети по различным техническим причинам (авария на линии). В этом способе синхронизации формируется дополнительный сигнал для преобразователя, совпадающий по частоте и фазе с его выходным напряжением, суммируют дополнительный сигнал с выходным напряжением преобразователя, причем доля выходного напряжения в суммарном сигнале больше доли дополнительного сигнала, по полученным суммарному сигналу и выходному напряжению источника измеряют разность фаз, по которой регулируют частоту статического преобразователя до уравнивания частот и фаз синхронизируемых напряжений. Поддержание надежности сети требует точной синхронизации напряжения и тока. Отношение фактической мощности к теоретической мощности называется коэффициентом мощности и как правило достигает от 85-90%. Микросеть использующая гибридные источники энергии является перспективной, поскольку ориентирована на возобновляемые ресурсы. Основная часть энергии, выработанная в этой системе, потребляется на месте, что исключает потери, которые происходят в традиционных системах энергоснабжения. Распределенная генерация может поддерживать слабые сети, добавляя напряжение и повышая качество электроэнергии. При определенных обстоятельствах, распределение генерации может быть использовано в сочетании с конденсаторными батареями для управления активной и реактивной мощностью. Литература 1. Гусаров В.А. Использование локальной генерации от возобновляемых источников энергии в тупиковых участках протяженных линий электропередачи низкого напряжения/ В.А. Гусаров , С.А. Лапшин , В.В. Харченко // Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология" . -2013. -№ 7. -С. 15-18. 2. Белей, В. Ф. Современная ветроэнергетика: тенденция развития, проблемы и варианты их решения / В. Ф. Белей, Э. Харцфельд, Я. Пихоцки // Промышленная энергетика. – 2014. – №8. – С. 56–60. 3. Быстрицкий, Г. Ф. Общая энергетика. 2-ое изд., испр. и доп. / Г. Ф. Быстрицкий. – М. : К Рус, 2010. 4. Микросети-будущее мировой энергетики [Электронный ресурс] – Режим доступа http://www.e-m.ru/data/articles_pdf_hidden_ 3594512/2010/10 /669911.pdf 73 УДК 621.311.16 Таткеева Г.Г. (Караганда, КарГТУ) Жунусова А.К. (Караганда, КарГТУ) ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН По мнению международных экспертов, глобальный спрос на энергоресурсы вырастет на 1/3 к 2030 году, что в три раза быстрее чем глобальный рост населения. В структуре потребления первичных энергоресурсов по основным отраслям экономики Казахстана доля: энергетики 32,5% (электростанции и котельные); 30,8% (население и другие топливные нужды); 20% (нефтепереработка); 13,2% (тех. нужды предприятий: уголь и др.); 3,5% (потери при транспортировке угля, газа и др.). Исходя из данной структуры и специфики энергопотребления в секторах экономики в программу «Энергосбережение-2020» включены следующие направления по энергосбережению и энергоэффективности. Направление 1 — «Энергоэффективное промышленное предприятие». Планы энергосбережения будут направлены на модернизацию оборудования, технологических процессов, зданий, а также внедрение управленческих решений на основе энергетического менеджмента. Для поддержки малого и среднего предпринимательства предлагается со стороны государства предоставить льготные кредиты и лизинговые программы по покупке энергосберегающих технологий и оборудований. Для повышения энергоэффективности промышленных предприятий также предлагается законодательно ввести норму по обязательному снижению энергопотребления на 3% ежегодно. Направление 2 - «Инновационная энергетика». В секторе энергетики важно реализовать эффективно инвестиционные программы модернизации предприятий и реализовать мероприятия: - введение обязательного требования по снижению удельных энергозатрат на выработку электро- и теплоэнергии; - введение мер по недопущению повышения тарифов на энергоносители путем внедрения специальных энергосервисных договоров и введения стимулирующих мер; - введение запрета на раздельное производство тепла и электроэнергии в проектируемых энергоисточниках без оценки возможности использования технологии когенерации. Промышленность Казахстана находится в стадии динамического развития. Практически в каждой отрасли наблюдается прирост производства, что в совокупности ведет к значительному ежегодному увеличению ВВП Республики. В структуре ВВП доля промышленного 74 сектора составляет около 40%. На сегодняшний день развитие промышленности идет путем наращивания объемов производства, что приводит к увеличению потребления электроэнергии. Энергетика - как отрасль промышленности, является основным потребителем первичных энергоресурсов. На производство электро- и теплоэнергии затрачивается 35% всего суммарного потребления первичной энергии. Так как увеличение выработки электроэнергии в настоящее время производится за счет загрузки существующих тепловых электростанций, то отмеченный рост потребления топливных ресурсов и, как следствие, удельных затрат подтверждает имеющиеся проблемы со значительным износом основного оборудования и использованием неэффективных технологий при производстве энергии. Как показывает мировой опыт, огромный потенциал энергосбережения и повышения энергоэффективности имеется в промышленном секторе. И первым шагом в определении этого потенциала является проведение энергоаудита. На данный момент, правительства многих стран приняли ряд программ и законов, которые способствуют повышению энергоэффективности и конкурентоспособности их промышленного сектора. Промышленные предприятия Казахстана потребляет 69,7 % от общего потребления электроэнергии и 51,7 % от общего потребления тепла в стране. Таким образом, снижение энергопотребления в промышленном секторе Республики окажет существенное влияние на сокращение потребления энергоресурсов и выбросов парниковых газов в стране. Требования по обязательному повышению энергоэффективности предприятий не только повысит эффективность инвестиционных программ по модернизации, но и положительно отразится на конечном результате по увеличению КПД станций и снижению потерь в сетях. Внедрение специальных сервисных компаний по повышению энергоэффективности предприятий могут серьезно повлиять на снижение цен при тарифообразованиях. Энергосервисные компании инвестируют собственные средства в модернизацию предприятия и будут окупать вложенные средства за счет полученных от экономии энергоресурсов финансовых средств. Энергоэффективность применима во всех отраслях экономики и сферах деятельности. В 2016 году Министерство по инвестициям и развитию Республики Казахстан приступило к цифровизации показателей энергоэффективности. Данные цифровизации и SMART METERING (Система Интелектуального Учета Энергоресурсов) обеспечат продвинутое и глубокое понимание энергоэффективности, а также будут выдавать практическое бизнес решения в области энергоэффективности. 75 УДК 378.620.9(574) Хожин Г.Х. (Алматы, АУЭС) АСТАНА - ЭКСПО 2017 – БҮКІЛӘЛЕМДІК ЖЕТІСТІКТЕР КӨРМЕСІН КҮН СӘУЛЕСІНІҢ ЭНЕРГИЯСЫМЕН ЖАБДЫҚТАУ МӘСЕЛЕЛЕРІ Қазақстан Республикасының Президенті Н.Ә.Назарбаевтың Қазақстан Халқына Жолдауында (18.01.2014 ж) көрсетілгендей «Астана ЭКСПО – 2017» Бүкіләлемдік жетістіктер көрмесін күн сәулесінің энергиясымен жабдықтау мәселелері қарастырылған (қысқаша) . Елбасы Н.Ә.Назарбаев өзінің «Қазақстан жолы – 2050: Бір мақсат, бір мүдде, бір болашақ Жолдауында «Астана ЭКСПО – 2017» Бүкіләлемдік жетістіктер көрмесі Қазақстанның электр энергетикасының дамуындағы маңызды мәселенің бірі» деп атап айтты [1]. Астана ЭКСПО – 2017 Бүкіләлемдік көрменің басты ұраны – «Болашақтың энергиясы» бүгінде бұл бүкіл адамзатты толғандырып отырған көкейтесті мәселе екендігі даусыз. Дүниежүзілік көрмелердің басты ұраны – адамзатты толғандырып отырған мәселелерді шешу болып табылады [2]. Астана ЭКСПО – 2017 Бүкіләлемдік жетістіктер көрмесін электр энергиямен үздіксіз жабдықтау негізінде жел, күн, су энергияларын пайдаллануды жоспарлауда. Соның ішінде күн сәулесінің энергиясын пайдалану маңызды мәселенің бірі болып есептелінуде [1,2]. Қазақстанда күн сәулесінің энергиясын пайдаланудың карта – сұлбасы 1 суретте келтірілген. 1 сурет – Қазақстан Республикасындағы күн энергиясының карта – сұлбасы 76 Күн сәулесінің энергиясын пайдаланатын электр станциялар (гелиоэлектр станция) күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына түрлендіреді. Оның келесідей әдістері бар [3]: Фотоэлектрлік әдіс – фотоэлектрлік генератор көмегімен күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына тікелей түрлендіретін әдіс. Термодинамикалық әдіс – күн сәулесінің энергиясын алдымен жылу энергиясына, одан кейін электр энергиясына түрлендіретін әдіс. Бұл мақалада тек қана мұнара типті гелиоэлектр станциясының қарапайым сұлбасын қарастырамыз. Мұнара типті гелиоэлектр станцияның жұмысы суды қыздырып буын алу үшін күн сәулесінің энергиясын пайдаланады, 2 сурет. 1 – гелиостаттар; 2 – резервуар; 3 – жылулық бу аккумуляторы; 4 – зарядты бу құбыры; 5,6 – разрядты бу құбыры; 7,8 – бу турбинасының жоғары және төменгі бөліктері; 9 – бу қыздырғыш; 10 – электр генераторы; 11 – конденсатор; 12 – негізгі конденсатордың насосы; 13 – салқын конденсатордың қоймасы; 14 – конденсатор насосы; 15 – қолданылатын суды регенеративті қыздыру жүйесі; 16 – генераторлық тарату құрылғы; 17 – өзіндік мұқтаждар; 18 – жоғарылатқыш күштік трансформатор; 19 – жоғары кернеулі тарату құрылғы; 20 – электр беріліс желісі 2 сурет – Қуаты 5 МВт күн электр станциясының қарапайым сұлбасы Станция орталығында мұнара орналасқан. Оның биіктігі шамамен 18 метрден 24 метрге дейін. Мұнара биіктігі әр түрлі параметрлер бойынша өзгеруі мүмкін. Ал мұнара төбесінде су толы резервуар бар. Айтылған резервуар қара түсті болады, сонымен қоса осы мұнарада жинақты сорғылар орналасқан. Бұл сорғылар мұнарадан сыртта орналасқан турбогенераторларға буды жеткізу үшін қолданылады [3,4]. Мұнараны айнала белгіленген қашықтықта гелиостаттар орналасқан. Гелиостаттар орныққан жалпы жүйеге қосылған тірекке бекітілген, бірнеше шаршы метр ауданы бар айна. Яғни күн сәулесінің орналасуына 77 байланысты аталмыш гелиостаттар кеңістікте өз орны мен бағытын өзгертіп отырады. Бұл станциядағы ең маңызды және күрделі жұмыс – ол кез келген уақытта айнаға түскен күн сәулесінің шағылысу бағыты резервуарға бағытталуы керек. Ашық, шуақты ауа райында резервуардағы температура 700 градусқа жетуі мүмкін. Бұндай температуралық көрсеткіш тек дәстүрлі электрстанцияларда болады, сол себептен бұндай электростанцияларда үлкен қуатқа және жоғары ПЭК-ке қол жеткізуге болады, шамамен 20% [4]. жүктеу/скачать 4,3 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|