Электричество

Физическая и монетарная электроемкость (затраты конечных потребителей электроэнергии в долях ВВП). Цена на электроэнергию в России, США и других странах

Булат Искандерович Нигматулин — 2025-05-29

В статье анализируется взаимосвязь валового внутреннего продукта (ВВП) и электропотребления в экономике разных стран. Отмечается, что уровень электропотребления в стране в конкретном году определяется физической и монетарной электроемкостью ВВП. Физическая электроемкость ВВП равна отношению электропотребления («netto») к объему ВВП. В соответствии с экономической теорией ВВП при международном сравнении должен рассчитываться в долларах по паритету покупательной способности по всей корзине ВВП ($ППС). Монетарная электроемкость ВВП в конкретном году представляет собой затраты конечных потребителей электроэнергии с учетом всех налогов в долях ВВП. Показано, что среди крупных и крупнейших стран мира Россия в 2023 г. по физической электроемкости находилась на 12 месте и была близка к США, а по монетарной – на 27 месте из 48 крупных стран с населением более 9 млн человек с развивающейся или развитой экономикой. Отношение монетарной электроемкости ВВП к физической равно цене (затратам конечных потребителей) за 1 кВт·ч электроэнергии в $ППС. Соответственно, при международном сравнении цен на электроэнергию в различных странах их необходимо пересчитывать в $ППС. В России по сравнению с США в 2023 г. цена на электроэнергию была в 1,6 раз выше и значительно выше, чем в странах-экспортерах углеводородов и угля, а также крупнейших индустриальных странах (Китай, Ю. Корея и др.).

Расчет числа грозовых отключений двухцепной воздушной линии 110 кВ

Сергей Леонидович Шишигин — 2025-05-29

Расчет грозовых перенапряжений двухцепной воздушной линии (ВЛ) 110 кВ проводится методами теории заземлителей, расчет вероятности обратных перекрытий изоляции – методом опасных токов. В статье предложен новый подход к выбору расчетных точек удара молнии – в трос на расстоянии четверти пролета. В частотно-зависимой модели высокоомного грунта, рекомендуемой стандартом СИГРЭ, импульсное сопротивление заземлителя меньше стационарного, поэтому перенапряжения на фронте импульса при расчетах снижаются, обратные перекрытия изоляции происходят на спаде импульса. Ожидаемое число грозовых отключений двухцепной ВЛ 110 кВ не превышает среднеэксплуатационные значения при сопротивлении заземлителей до 15 Ом. Типовой четырехлучевой заземлитель (с лучами до 60 м) удовлетворяет указанному сопротивлению в грунте с удельным сопротивлением до 1500 Ом•м. Если удельное сопротивление больше, то заземлители опор рекомендуется усилить заземлителем-противовесом, подвесить второй трос под проводами ВЛ или проложить его по поверхности земли. Исследованы средства защиты от отключений двухцепных ВЛ: увеличение числа изоляторов одной цепи и установка линейных разрядников.

Разработка устройства для диагностики несимметричных коротких замыканий в воздушных ЛЭП 10 кВ

Кахрамон Рахимович Аллаев — 2025-07-21

Статья посвящена разработке на базе платформы Arduino интеллектуального микропроцессорного устройства, предназначенного для определения типа и места несимметричного короткого замыкания в воздушных линиях электропередачи напряжением 10 кВ. Устройство анализирует фазные токи и напряжения, а также составляющие нулевой и обратной последовательностей тока и напряжения. Реализован алгоритм, основанный на предварительно обученной нейронной сети типа многослойного персептрона, способной в реальном времени классифицировать 12 различных видов коротких замыканий, включая однофазные, двухфазные и трехфазные, в том числе замыкания на землю. Обучение нейросети проводилось с использованием полученных данных в среде MATLAB/Simulink с последующей интеграцией алгоритма в среду Arduino. Лабораторные испытания макета с моделированием аварийных режимов подтвердили высокую точность (более 95 %), быстродействие (время отклика менее 80 мс) и стабильность работы устройства. Аппаратное решение отличается компактностью, низким энергопотреблением, простотой конфигурации и возможностью визуализации результата. Предложенное устройство может быть эффективно интегрировано в локальные системы мониторинга и релейной защиты. Особенно актуально применение устройства в распределительных сетях 6-10 кВ в условиях ограниченного финансирования, удаленности объектов и необходимости повышения надежности электроснабжения.

Компенсация реактивной мощности в условиях искажения токов и напряжений

Михаил Георгиевич Асташев — 2025-05-29

Статья посвящена вопросам повышения энергоэффективности современных промышленных предприятий. Представлены результаты инструментального анализа функционирования систем электроснабжения аграрных промышленных предприятий установленной мощностью 7–15 МВ·А с собственными объектами генерации. Для таких предприятий характерно высокое потребление реактивной мощности и наличие спонтанных токов высших гармоник, вызываемых нелинейной нагрузкой. Это приводит к выходу из строя устройств компенсации реактивной мощности (КРМ). Несмотря на удовлетворительный суммарный коэффициент гармонических составляющих (THD) по напряжению (не более 5,5 %), THD по току достигает 70 % и более. Накопительным эффектом от таких условий работы является развитие аварийного режима в системе электроснабжения. Рассмотрены методы решения проблем искажения формы токов и напряжений, стабилизации качества электрической энергии при наличии устройств КРМ. Проведено имитационное моделирование электромагнитных переходных процессов при работе фильтрокомпенсирующих устройств на фрагменте системы электроснабжения. На смоделированных осциллограммах токов, напряжений, активной и реактивной мощности продемонстрированы эффекты по снижению уровня несинусоидальности и функционированию устройств КРМ в точке подключения при детерминированном уровне гармонического спектра и работе нескольких пассивных фильтров.

Аналитические характеристики синхронного генератора

Роман Ильдусович Ильясов — 2025-04-24

Традиционные способы построения основных характеристик синхронных электрических машин основываются на результатах экспериментальных исследований. Методы их построения на основе аналитических расчётов в известной литературе не приводятся, что не позволяет оценить соответствие результатов аналитического расчета заданию, результатам компьютерного моделирования и экспериментальных исследований. В статье описываются способы построения характеристик синхронных электрических машин на основе аналитических расчётов. Приведены математические выводы функций на основе векторной диаграммы, а также расширенная векторная диаграмма явнополюсного генератора и алгоритм её построения. Показано отсутствие влияния явнополюсности ротора на вид некоторых характеристик. Учитывается влияние приведенного активного сопротивления обмотки якоря, характерное для машин средней и малой мощности. Обосновывается выбор магнитодвижущей силы индуктора для компенсации поля реакции якоря с целью поддержания номинального значения напряжения. На основе полученных характеристик оценивается предельная перегрузочная способность. Приводится методика оценочного расчёта параметров обмотки возбуждения, и необходимой глубины регулирования тока возбуждения, позволяющая обеспечить заданное время стабилизации напряжения при изменении значения и типа нагрузки. Аналитические характеристики позволяют оценить работоспособность проектируемой электрической машины в различных режимах функционирования, выявить её недостатки и внести необходимые изменения ещё на стадии предварительного расчёта. Аналитические формулы могут быть алгоритмизированы для автоматического получения результатов расчёта в виде типовых традиционных графиков.

Внедрение блоков-разветвителей в автоматизированные системы управления технологическим процессом с интерфейсом типа RS-485

Дмитрий Эдуардович Кронгауз — 2025-03-27

В статье рассматривается повышение надежности автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) на примере железнодорожной системы релейно-процессорной электрической централизации, использующей интерфейс типа RS-485. Предлагается внедрение блоков-разветвителей в интерфейс RS-485, позволяющих повысить надежность системы автоматики и телемеханики и снизить ущерб в случае потери контроля и управления над объектами. Блоки-разветвители облегчают и ускоряют процесс нахождения и замены поврежденных плат контроля и управления ‒ устройств матричного ввода и устройств дискретных окончаний. Показана возможность ввода в эксплуатацию блоков в другие АСУ ТП, элементы которых используют последовательный интерфейс RS-485. Статья предназначена для специалистов в области автоматизации, систем управления и телемеханики, а также для исследователей, работающих над повышением надежности и эффективности АСУ ТП.

Тенденции развития электрических машин для автомобильного и воздушного транспорта

Оксана Алексеевна Юшкова — 2025-05-29

В статье проведен комплексный анализ патентной активности в области электрических машин (подкласс H02K) за период 2004–2024 гг. Выявлены основные технологические тренды и приоритетные направления развития отрасли. Особое внимание уделено динамике патентования и географическому распределению инновационной активности. Патенты за последние 10 лет ранжированы по группам и подгруппам в подклассе Н02К, а также по типам электрических машин. На основе патентного анализа определены доминирующие технологические направления, среди которых можно выделить синхронные машины с постоянными магнитами, системы охлаждения нового поколения и интегрированные электромеханические решения. Дана сравнительная оценка патентных портфелей ведущих промышленных компаний и новых технологических игроков, проведен анализ позиций российских разработчиков на глобальном рынке технологий. Результаты исследования демонстрируют рост патентной активности в последнее десятилетие, обусловленный спросом на энергоэффективные и экологичные технологии. Материалы статьи будут интересны специалистам в области электромашиностроения, инновационного менеджмента и патентного анализа.

Кахраман Рахимович Аллаев (к 80-летию со дня рождения)

Редакционная статья — 2025-08-08