Электричество

Национальный исследовательский университет «МЭИ»: обеспечиваем достижение национальных целей

Николай Дмитриевич Рогалев — 2025-05-15

В статье даны краткая информация об истории развития Московского энергетического института (ныне Национальный исследовательский университет «МЭИ» – НИУ «МЭИ») и характеристика его современного состояния. Подробно рассматривается стратегия НИУ «МЭИ» до 2036 г. по обеспечению подготовки инженерных кадров и проведению научных разработок, направленных на технологическое лидерство. Приводятся миссия и стратегическая цель НИУ «МЭИ», а также описывается целевая модель университета, предполагающая трансформацию университета в ядро экосистемы Прорывных исследований и разработок в сфере энергетики и высокотехнологичных отраслей экономики («ПИР ТЭК»). «ПИР ТЭК» объединяет заинтересованные стороны в лице организаций ТЭК, компаний-производителей энергетического оборудования и программно-аппаратных комплексов для нужд ТЭК, научные и образовательные организации, а также отраслевые федеральные и региональные органы исполнительной власти. Описаны стратегические инициативы по ключевым направлениям деятельности НИУ «МЭИ»: образование, наука и инновации, инфраструктура, кадры и международная деятельность. Приведён проект бюджета на реализацию стратегии развития, указан эффект от её реализации, который окупает необходимые затраты не только с позиций экономики, но и технологического суверенитета, информационной безопасности и экологии.

Оперативный расчет потокораспределения несбалансированной распределительной сети среднего напряжения

Ирина Ивановна Голуб — 2025-04-24

В статье рассмотрен новый метод определения нагрузок и напряжений, позволяющий получать надежную оперативную информацию о состоянии распределительной сети среднего напряжения. Предложено использовать значения мощности и напряжения, измеряемые балансовыми интеллектуальными счетчиками на стороне низкого напряжения распределительных трансформаторов. Подход особенно актуален, когда измерений в распределительной сети недостаточно для обеспечения полной наблюдаемости. Использование балансовых счетчиков экономически выгодно, так как стоимость пунктов учета электроэнергии в низковольтной сети значительно ниже, чем в сети среднего напряжения. Анализ математических моделей распределительных трансформаторов в отечественных распределительных сетях со схемами соединения обмоток «звезда–звезда с нулем» и «треугольник–звезда с нулем» позволил разработать простой алгоритм расчета нагрузок и напряжений на первичной стороне трансформаторов в сети среднего напряжения. В результате проведенного исследования определены факторы, влияющие на перераспределение суммарных нагрузок между фазами, симметрирование фазных нагрузок, независимость суммарных мощностей нагрузок и их потерь от составляющей нулевой последовательности напряжения, расчет потокораспределения в несбалансированной сети, реконфигурацию сети для минимизации потерь мощности. Эффективность предложенного метода подтверждена расчетами с использованием измерений, выполненных в реальных распределительных сетях, а полученные выводы проверены на физической модели.

Влияние объектов микрогенерации на качество электроэнергии в распределительных электрических сетях

Дарья Константиновна Кугучева — 2025-04-24

В статье представлены результаты исследования особенностей влияния объектов микрогенерации на базе фотоэлектрических преобразователей на показатели качества электроэнергии, относящиеся к медленным изменениям (отклонению) напряжения и несимметрии трехфазной системы напряжений. Показано, что ухудшение качества электроэнергии обусловливают возникновение обратных потоков мощности и подключение однофазных объектов микрогенерации. Определены ключевые факторы, оказывающие влияние на качество функционирования низковольтных распределительных электрических сетей с объектами микрогенерации на базе фотоэлектрических преобразователей. Показана недостаточная эффективность регулирования реактивной мощности инверторами для поддержания качества электроэнергии при потенциальном росте количества внедренных объектов микрогенерации на базе фотоэлектрических преобразователей. На основе анализа мирового опыта и известных положений разработан новый теоретический подход к повышению качества функционирования низковольтных распределительных электрических сетей с объектами микрогенерации на базе фотоэлектрических преобразователей, эффективность которого подтверждена имитационным моделированием.

Минимизация тока синхронных двигателей с постоянными магнитами и векторной системой управления

Николай Валентинович Чуприна — 2025-04-24

Синхронные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ) перспективны для использования на транспорте и в различных отраслях промышленности. Установлено, что СДПМ с магнитной несимметрией обладают рядом преимуществ по сравнению с двигателями с магнитной симметрией. Статья посвящена минимизации тока обмотки статора СДПМ в векторной системе управления. На основе методов теории электропривода составлена эквивалентная схема замещения СДПМ с магнитной несимметрией в системе координат dq, на базе которой разработана математическая модель двигателя. Модель учитывает нелинейные эффекты, связанные с насыщением магнитопровода статора, потерями мощности в магнитопроводе статора, и влияние температуры на параметры схемы замещения. Для векторной системы управления с ориентацией по потокосцеплению статора СДПМ получена экстремальная зависимость тока обмотки статора от его проекции на ось d. Аналитически получена формула задания на проекцию тока обмотки статора на ось d, обеспечивающая минимальное значение тока обмотки статора в зоне постоянства момента. На основе методов теории автоматического управления разработаны алгоритм и система поиска минимального значения тока обмотки статора в зоне постоянства момента, нечувствительная к изменениям параметров эквивалентной схемы замещения. Управляющим воздействием в системе поиска является проекция тока обмотки статора на ось d. Работоспособность разработанной системы управления подтверждена с помощью компьютерного моделирования электропривода с СДПМ мощностью 132 кВт. Сделаны выводы о применении данных систем в различных электроприводах.

Метод юстировки абсолютного датчика положения ротора синхронного двигателя c постоянными магнитами и распределенной обмоткой

Никита Константинович Третьяков — 2025-04-24

Статья посвящена точности юстировки абсолютного датчика положения ротора синхронного двигателя с постоянными магнитами, управляемого высокочастотным низковольтным преобразователем в автоматическом режиме. Рассмотрены современный наиболее простой в реализации метод юстировки и структура системы управления с применением датчика положения ротора. Смоделирован, разработан, изготовлен и испытан полномасштабный макет конечного устройства, а также нагрузочный стенд. Описан инструмент визуализации данных и процессов работы, протекающих в микроконтроллере системы управления высокочастотного преобразователя в реальном времени. Построена модель системы управления синхронного двигателя с постоянными магнитами. Приведены результаты практических испытаний и моделирования системы управления с и без применения регуляторов продольной и поперечной составляющих тока, а также при различных углах отклонения датчика положения ротора. Выведена закономерность изменения продольной и поперечной составляющих тока статора от ошибки угла начального позиционирования датчика положения ротора. Приведены результаты экспериментальных исследований и математического моделирования (осциллограммы фазного тока, продольной и поперечной составляющих тока, значения положения ротора). Разработан и реализован алгоритм автоматической юстировки датчика положения ротора синхронного двигателя с постоянными магнитами по отклонению значений продольной составляющей тока при изменении направления вращения ротора с точностью определения угла до 0,18°.

Уточненное аналитическое решение уравнений, описывающих электрическую цепь системы «резонансный инвертор – барьерный разряд»

Николай Юрьевич Лысов — 2025-04-24

В статье представлены результаты аналитического исследования характеристик резонансной цепи питания генератора озона на основе объемного барьерного разряда, включающей инвертор и высоковольтный высокочастотный трансформатор. Рассмотрена наиболее часто используемая в таких установках резонансная система питания генератора озона, создаваемая за счет установки сосредоточенного дросселя в первичной или вторичной цепи трансформатора. Показано, что существует точное решение для такой цепи, аналитические выражения параметров которой содержат значения элементов цепи и моменты погасания и зажигания разряда в газовом промежутке генератора озона. Указанные моменты являются корнями нелинейной системы двух уравнений, параметрами которой являются отношения: напряжения на вторичной обмотке трансформатора к напряжению горения разряда в озонаторе, емкости диэлектрического слоя озонатора к емкости его газового промежутка и частоты работы инвертора к собственной частоте цепи, определяемой емкостью диэлектрического слоя озонатора. Формулируются условия резонанса в этой цепи. Полученные аналитические результаты сравниваются с данными численного моделирования указанной цепи коммерческой программой электротехнических расчетов. Результаты сравнения показывают отличную сходимость на всем диапазоне исследованных параметров, характерных для работы реальных озонаторных установок.

Электрические характеристики аддитивно изготовленных проводников из алюминиевого порошка AlSi10Mg

Вячеслав Евгеньевич Вавилов — 2025-04-24

В мире активно развиваются технологии аддитивной печати. Особенно интересны перспективы использования этих технологий в изготовлении обмоток электрических машин. Аддитивная печать открывает новые возможности для создания обмоток с интегрированными каналами охлаждения. Это позволяет значительно повысить плотность тока и эффективно отводить выделяющееся тепло. Более того, аддитивная печать дает возможность создавать обмотки с уникальной оптимизированной геометрией, недостижимой при использовании традиционных методов. В статье представлен анализ электрических характеристик аддитивно изготовленных проводников из алюминиевого порошка AlSi₁₀Mg. Приводится информация об используемом оборудовании. Экспериментальные результаты показали, что до проведения отжига проводников электрические характеристики, такие как сопротивление проводника, удельное сопротивление, значительно превышают расчетные значения, а электропроводность – ниже ожидаемой. Однако после проведения отжига проводников эти же показатели достигли 73 % показателей чистого алюминия, что свидетельствует о потенциале для дальнейших исследований в области аддитивной печати обмоток. Полученные результаты послужили важным шагом в развитии технологий аддитивной печати и открывают новые перспективы для создания электрических машин нового поколения.

Федор Дмитриевич Косоухов (к 95-летию со дня рождения и 70-летию педагогической и научно-исследовательской деятельности в одном вузе)

Редакционная статья — 2025-06-13