Электричество

Электротехника и искусственный интеллект: общественные и правовые отношения, образование и коммуникации, угрозы

Павел Анфимович Бутырин — 2024-09-26

Цифровая трансформация электротехники как генетической основы современной техногенной цивилизации затрагивает все сферы жизнедеятельности человека. Использование в электротехнических устройствах, комплексах и системах технологий искусственного интеллекта (ИИ) требует осмысления возникающих при этом проблем и вызовов для человека и общества. В статье рассматриваются связанные с использованием ИИ в электротехнике проблемы общественных и правовых отношений. Как главная проблема определяется правовая идентификация ИИ и «социализация» систем с сильным ИИ. Анализируются возможности и проблемы использования ИИ в электротехническом образовании и связанная с ними проблема коммуникации между человеком и системами с ИИ. Оговариваются социальные последствия использования ИИ в образовании. Особо выделяется проблема угроз от использования в электротехнике систем с ИИ. Отмечаются психологические, экзистенциальные и локальные угрозы, а также частные проявления угроз в гуманитарной сфере (нарушение конфиденциальности, проблема ответственности, манипулирование сознанием и др.). Рассматриваются юридические вопросы безопасности использования систем ИИ в России, Евросоюзе, США.

Исследование режимов функционирования управляемых шунтирующих реакторов в электрических сетях напряжением 330 кВ и выше

Ариф Маммад оглы Гашимов — 2024-09-26

В современных энергосистемах, где интегрированы крупномасштабные возобновляемые источники энергии, необходимы более прогрессивные подходы к управлению потокораспределением реактивной мощности и стабилизации напряжения. В условиях кратковременных и резких изменений режима возникает необходимость в совершенствовании методики выбора параметров управляемых шунтирующих реакторов, применяемых для эффективной компенсации потоков реактивной мощности и стабилизации напряжения в высоковольтных электрических сетях энергосистемы. Существующая методика основана на действующих значениях параметров режима и в указанных условиях при выборе шунтирующих реакторов работает неэффективно. Статья посвящена усовершенствованию метода выбора шунтирующих реакторов по мгновенной мощности с целью устранения профицита реактивной мощности, созданного зарядной мощностью линий электропередачи в электрических сетях напряжением 330 кВ и выше. На основе предложенной методики описан алгоритм функционирования управляемых шунтирующих реакторов, размещенных в приоритетных узлах 330 кВ Азербайджанской энергосистемы, и исследованы их эксплуатационные режимы работы. Результаты исследования показали, что в соответствии с изменениями режимов электросети шунтирующие реакторы, действуя в реальном времени, стабилизируют и обеспечивают напряжение на шинах 330 кВ системы в допустимой области, что повышает устойчивость энергосистемы по напряжению.

Анализ электромагнитного поля и повышение производительности модели сверхпроводящей полировальной машины с использованием ребер сверхпроводящей ленты

Соджи Отабэ Эдмунд — 2024-09-26

Статья посвящена исследованию полировальной машины со сверхпроводящим приводом, состоящим из сверхпроводящих материалов и постоянного магнита. В этой машине использована магнитная левитация, позволяющая проводить обработку в воздухе и внутри полого объекта. В предыдущем исследовании вместо объемных сверхпроводников для упрощения конструкции были использованы сверхпроводящие ленты. Результаты исследования показали, что производительность машины одинакова как при использовании сверхпроводящей ленты, так и объемных сверхпроводников. Поэтому оценка эффективности полировальной машины со сверхпроводящим приводом проводилась при использовании сверхпроводящих лент. В эксперименте проведено сравнение двух моделей с сверхпроводящими деталями: без ребер жесткости и с ребрами жесткости. Последняя показала лучший результат. Ожидается, что ребра позволят удерживать магнитный поток, благодаря чему будет возможно получить большую силу отталкивания. Однако расчет методом конечных элементов показал обратное: ребра работали недостаточно хорошо, поскольку магнитный поток не проникал вертикально внутрь ребер.

Оценка перенапряжения, наводимого на линии электропередачи сильноточной внутриоблачной молнией

Артем Андреевич СЫСОЕВ — 2024-09-26

В статье представлена оценка перенапряжения, наводимого на линии электропередачи сильноточной внутриоблачной молнией. Интенсивные импульсы тока с амплитудой до десятков (в редких случаях сотен) килоампер и длительностью порядка 10 мкс могут быть связаны либо с компактными внутриоблачными разрядами, либо с начальными импульсами пробоя. Поскольку создаваемые ими напряженности электрического поля излучения сопоставимы с таковыми для возвратных ударов, они могут представлять опасность для низковольтных кабелей связи и линий электропередачи. Представленная численная модель рассматривает в качестве источника тока гармонический диполь и использует метод многозвенной схемы замещения для расчета наводимого перенапряжения при различной частоте сигнала и пространственных ориентациях передающих линий. Рассмотрены случаи высоковольтных и низковольтных линий электропередачи длиной 10 км и экрана коаксиального кабеля длиной 100 м. Установлено, что в большинстве случаев максимальные значения наводимой разности потенциалов между передающей линией и землей не превышают 1 кВ. Однако существуют определенные частоты и ориентации линий, при которых индуцированное перенапряжение может быть сопоставимо с номинальным напряжением большинства линий электропередачи и, следовательно, может привести к их отключению. Обсуждаются перспективы развития модели и предлагаются возможные рекомендации по защите от перенапряжений, вызванных сильноточной внутриоблачной молнией.

Исследование влияния неоднородности разрядного промежутка на параметры генератора озона

Николай Юрьевич Лысов — 2024-09-26

В статье приведены результаты моделирования резонансной цепи питания генераторов озона с неоднородным разрядным промежутком. Рассмотрены принципиальные виды неоднородности газового зазора генератора озона, определяемые типом отклонения коаксиальной системы электродов от соосности или самих электродов от цилиндрической формы. Найдены плотности распределения разрядного промежутка по площади электродов в зависимости от типа неоднородности газового зазора. Показано, что генератор озона с неоднородным разрядным промежутком является нелинейным элементом цепи, эффективное значение емкости которого зависит от напряжения на его электродах. Получены резонансные кривые генератора озона с различными типами неоднородности газового зазора. Установлено, что резонансная частота в цепи питания озонатора в целом определяется емкостью диэлектрика, а резонансная амплитуда напряжения на электродах генератора озона не связана с омическим сопротивлением цепи питания. Показана зависимость резонансной частоты системы «источник питания – генератор озона» от степени неоднородности газового зазора. Приведены результаты сравнения значений тока и напряжения на электродах генератора озона, полученных экспериментально и с помощью моделирования. Показано, что экспериментальные и моделируемые значения тока и напряжения находятся в согласии только при учете неоднородности разрядного промежутка.

Обеспечение тактовой устойчивости силовых преобразователей

Константин Львович Ковалев — 2024-09-26

В статье приводятся основные преимущества использования синхронной ШИМ с подчиненным регулированием по пиковому значению тока в преобразователях постоянного напряжения. Анализируется работа DC/DC преобразователя в режимах разрывных и безразрывных токов с различным коэффициентом заполнения. Рассматриваются причины возникновения субгармонических колебаний при работе преобразователя в режиме безразрывных токов с коэффициентом заполнения больше 0,5. Приводятся аналитические соотношения, поясняющие необходимые и достаточные условия для устойчивой работы преобразователя в режиме безразрывных токов. Предлагаются методы исключения субгармонических колебаний, основанные на введении корректирующего пилообразного напряжения в цепи обратной связи. Приводится компьютерная модель преобразователя с введенной цепью коррекции и без нее, а также диаграммы, подтверждающие работоспособность предлагаемого метода обеспечения тактовой устойчивости. Предлагаются схемотехнические решения, позволяющие получить пилообразное корректирующее напряжение без генератора пилообразного напряжения, встроенного в ШИМ-контроллер, а подключаясь к управляющему выходу ШИМ-контроллера. Приведены аналитические выражения, позволяющие количественно определить как величину корректирующего воздействия, так и границы устойчивости.

Учет переходного сопротивления в месте повреждения контактной сети по параметрам аварийного режима

Камиль Субханвердиевич Субханвердиев — 2024-09-26

Рассмотрено влияние активного переходного сопротивления в месте повреждения контактной сети на характер протекания процесса короткого замыкания в результате изменения полного сопротивления его петли. Приведен анализ составляющих переходного сопротивления при наиболее распространенных видах короткого замыкания в контактной сети. Показано, что многообразие условий, определяющих его значения, затрудняет определение активного переходного сопротивления для общего случая известными способами, тогда как для практических целей это может оказаться необходимым. В статье предлагается новый способ объективной оценки переходного сопротивления, который заключается в учете его значения по параметрам, измеряемым на тяговой подстанции или посту секционирования при возникновении аварийного режима. С использованием параметров аварийного режима получены функциональные зависимости, позволяющие установить значение реального активного переходного сопротивления в месте повреждения. В зависимости вошли сопротивления тяговой сети, напряжение на шинах тяговой подстанции или поста секционирования, токи питающих линий контактной сети и углы сдвига фаз между ними. При этом необходимость измерять ток с противоположной стороны поврежденной питающей линии контактной сети отсутствует.

Разработка имитационной модели синхронного генератора для объектов малой и распределённой энергетики

Геннадий Петрович Корнилов — 2024-09-26

Автономные системы электроснабжения получили широкое распространение в России и за рубежом. Наиболее часто в данных системах применяются генераторы с двигателями внутреннего сгорания – дизельными, газопоршневыми и др., а также используется энергия возобновляемых энергоресурсов. Как правило, рассматриваемые установки оснащаются синхронными генераторами различных типов. Одна из ключевых задач, возникающих в процессе проектирования и эксплуатации автономных систем электроснабжения, – составление математических моделей генераторов. В статье рассмотрена работа синхронного генератора с известными параметрами и заданной нагрузкой. В новой, оригинальной форме представлена структурная схема модели синхронного генератора, позволяющая проводить глубокие исследования электромагнитных и электромеханических переходных процессов, в том числе в составе замкнутых систем автоматического регулирования возбуждения и скорости первичного двигателя. Особенностью предложенной структуры является применение координатных преобразований, что позволяет выполнять моделирование для различных нагрузок генератора, в том числе нетиповых. Приведены результаты сравнения переходных процессов синхронного генератора без автоматического регулирования возбуждения, полученные на математической и физической моделях, подтверждающие достаточно высокую точность исходных уравнений, описывающих модель.

История электропередачи (1873–1891)

Дмитрий Анатольевич Бородин — 2024-09-26

Статья посвящена истории первых силовых электропередач 1873‒1891 гг. на большое расстояние. Увеличение объемов производства и потребления электроэнергии заставило искать инженерные решения для транспортировки электричества. Несмотря на сложность реализации и дороговизну передачи электроэнергии на постоянном токе, по всему миру были созданы десятки установок, знаменуя начало электроэнергетики. С появлением трансформаторов и альтернаторов возникла перспектива транспортировки переменного тока на значительное расстояние. Тем не менее, первые электропередачи на переменном токе могли служить лишь для цели освещения ввиду отсутствия двигателя, работающего на переменном токе. Попытки спроектировать подобный двигатель предпринимались рядом электротехников. Все разработанные конструкции уступали характеристикам двигателя постоянного тока. За сравнительно короткий промежуток времени русский электротехник М.О. Доливо-Добровольский решил эту проблему, создав на основе трехфазного тока практичную и эффективную систему генерации, передачи и потребления, включающую асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Идеи Доливо-Добровольского блестяще воплотились в Лауфен-Франкфуртской электропередаче длиной 170 км, которая стала наглядным примером для инженеров-электриков всего мира и открыла в электротехнике новую эру широкого применения трехфазного тока.

О двух отклоненных рукописях

Редакционная статья — 2024-11-10

Мухсинджан Хуррамович Ашуров (к 75-летию со дня рождения)

Редакционная статья — 2024-11-10