Энергосберегающая энергетическая электроника в системах электроснабжения

Кафедра Системы электроснабжения

Заведующий кафедрой: Хохлов Юрий Иванович, доктор технических наук, профессор

Основное научное направление кафедры: Повышение энергоэффективности базовых отраслей народного хозяйства (энергетики, металлургии, нефтяной, газовой, химической промышленности, электрического транспорта и др.) путем разработки и внедрения гибких компенсированных систем передачи, преобразования, распределения и потребления электрической энергии на основе силовой преобразовательной техники. Актуальность работ данного направления определяется многоотраслевым характером и направленностью на решение проблем энергосбережения в тех производствах, где указанные проблемы особенно остры и решение их приносит значительный экономический эффект.

Наиболее значимые публикации сотрудников кафедры:

1. Хохлов Ю.И. Компенсированные выпрямители с фильтрацией в коммутирующие конденсаторы нечетнократных гармоник токов преобразовательных блоков. – Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1995. – 355 с.
2. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. Учебное пособие для вузов. – В 3-х книгах/ Под ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиятуллина, А.Л. Шестакова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ:
3. Хохлов Ю.И. Глава «Энергосберегающая энергетическая электроника в системах электроснабжения» (30 стр.) в учебнике для студентов вузов «Электроснабжение промышленных предприятий». – Москва: Изд-во «Интермет Инжиниринг», 2005 / под ред. Б.И. Кудрина

Дисциплины, преподавание которых проводится на кафедре:

1 Тенденции развития электроэнергетики крупных городов.; 2 Информатика.; 3 Случайные процессы в системах электроснабжениях.; 4 Спецкурс информатики; 5 Математические задачи энергетики.; 6 Теоретические основы электротехники; 7 Общая энергетика.; 8 Основы электроснабжения.; 9 Автоматизация систем электроснабжения; 10 Перенапряжение в системах электроснабжениях.; 11 Электромагнитная совместимость в электроэнергетике; 12 Нелинейные электромагнитные цепи.; 13 Электрическое освещение.; 14 Основы теории автоматического регулирования; 15 Электропитающие системы и эликтрические сети; 16 Переходные процессы в электроэнергетических системах; 17 Надёжность электроснабжения.; 18 Системы электроснабжения..; 19 Релейная защита систем электроснабжения.; 20 Электротехнологические промышленные установки.; 21 Основы энергосберегающей энергетической электроники.; 22 Эксплуатация электрооборудования систем электроснабжения.; 23 Учебно-исследовательская работа студентов.; 24 Электроснабжение промышленных предприятий.; 25 Электроснабжение промышленных предприятий на основе силовой преобразовательной техники.; 26 Дополнительные главы математики; 27 Компьютерные технологии в науке и образовании.; 28 Современные проблемы энергетики; 29 История и методология науки.; 30 Методология научного творчества.; 31 Специальные главы теоретических основ электротехники и электроснабжения.; 32 Электротехника и электроника.; 33 Общая электротехника.; 34 Дополнительные главы электротехники.; 35 Физические основы электротехники и электроники.

Полная система электроснабжения включает в себя электрические станции, электрические системы и сети (линии электропередачи, трансформаторные подстанции) и потребителей электрической энергии.

Потери энергии начинаются с электрической станции, с преобразования внутренней энергии топлива в электрическую энергию в генераторе, КПД этого преобразования низок в основном из-за низкой эффективности теплового двигателя. В конденсационных электростанциях он составляет всего 30%, в ТЭЦ — достигает 80%.

Потери энергии в электропередаче (в линиях и трансформаторах) тоже значительны, поскольку от источника до потребителя электроэнергия подвергается 3-5 трансформациям и проходит сотни и тысячи километров. К.П.Д. электропередачи составляет ориентировочно 90%.

Не менее расточительны и сами потребители электрической энергии: КПД наиболее широко распространенных источников электрического освещения, ламп накаливания всего 5%, К.П.Д. люминесцентных и наиболее современных галогенных ламп — около 20%, КПД электродвигателей небольшой мощности (микродвигателей) – 30. 50%, КПД мощных двигателей – 80. 90% и выше. Кроме того, существуют электротехнологические установки, такие как сварка, высокочастотный нагрев, нагрев в печах сопротивления, в дуговых печах, сопровождающиеся значительными потерями энергии. Все это объекты для энергосбережения в системе электроснабжения.

Мероприятия по энергосбережению в системе электроснабжения организует и стимулирует энергосистема путем установления соответствующих тарифов (двухставочный тариф, дневной, ночной тариф и т.д.), путем принудительных включений — отключений, заданием своих требований к графикам нагрузки и т.д.

Нерациональные расходы электроэнергии возникают:

· при несоответствии используемого устаревшего оборудования характеру и объёму производства в изменившихся условиях,

· при использовании электронагревателей для нагрева помещений, воды и т.д. при наличии других источников тепла (пар или горячая вода от котельных или ТЭЦ, солнечная энергия, энергия ветра),

· при отсутствии или плохом качестве теплоизоляции электропечей, электроплит, кухонного оборудования.

· при отсутствии или недостаточной или избыточной мощности компенсирующих устройств,

· при плохом состоянии механического оборудования (дефекты конструкции, выработанные подшипники, ненадлежащая смазка),

· при плохом качестве ремонта электродвигателей,

· при завышенной мощности электродвигателей,

· при завышенной или заниженной мощности электронагревателей,

· при отсутствии автоматического управления и регулирования технологических процессов горения в котельных, подачи воды, воздуха, отсоса дымовых газов, частоты вращения в механизмах в зависимости от требуемой нагрузки, температуры и т.д.,

· при отсутствии контроля расхода электроэнергии в подразделениях и отсутствии систем материального стимулирования энергосбережения,

· при плохом качестве или отсутствии теплоизоляции сетей сжатого воздуха.

Снижение потерь энергии в системе электроснабжения достигается

· уменьшением потерь в трансформаторах — правильным выбором их мощности, числа, рационального режима работы, исключением холостых ходов при малых загрузках, выбором числа одновременно работающих трансформаторов, подбором компенсирующих устройств, применением автотрансформаторов,

· уменьшением потерь в линиях, шинопроводах, реакторах,

· регулированием графиков нагрузки,

· компенсацией реактивной мощности, правильным выбором мощности и расположения компенсирующих установок,

· применением для компенсации реактивной мощности батарей статических конденсаторов на напряжениях 0,38 и (или) 6-10 кВ, применение синхронных двигателей, работающих в режиме перевозбуждения или с , применение синхронных компенсаторов на крупных подстанциях,

Снижение потерь совершенствованием технологического процессадостигается:

рациональным выбором самого технологического процесса, имея ввиду, что расход энергии, например, при строгании в 1,5 раза больше, чем при токарной обработке одних и тех же деталей, а при сверлении в 1,3 раза больше, чем при строгании и т.д.,
совмещением операций, увеличением подач,
увеличением загрузки двигателей, заменой незагруженных двигателей двигателями меньшей мощности, переключением незагруженных двигателей с треугольника на звезду,
автоматизацией операций, например, подвод-отвод инструмента,
повышением качества ремонта асинхронных двигателей (нежелательность проточки роторов, своевременная замена подшипников, перемотка обмоток без нарушения технических условий и т.д.),
регулированием частоты вращения электродвигателей для снижения расхода насосов компрессоров, вентиляторов, вместо регулирования задвижкой, выбором числа параллельно работающих механизмов,
регулированием и своевременным отключением электрического отопления, освещения, кондиционирования при окончании работы, в зависимости от состояния окружающей среды,
регулированием напряжения в допускаемых ГОСТ пределах — 5-10% номинального.

Снижение потерь в осветительных установках достигается:

· применением современных экономичных источников света — галогенных, люминесцентных ламп с КПД = 20% взамен ламп накаливания с КПД = 5%,

· максимальным использованием естественного освещения путем проектирования производственных зданий, организацией рабочего времени, содержанием в чистоте прозрачных потолков, окон,

· автоматическим или ручным отключением ненужного освещения в светлое время или снижением освещенности, когда это возможно,

· уменьшением мощности ламп там, где это не мешает технологическому процессу заменой ламп или снижением напряжения с помощью трансформатора или в схеме с однополупериодным выпрямителем.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии.- М.: Энергоатомиздат, 1990 г.- 391 с.

2. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. — М.: Энергоатомиздат, 1983 г.

3. Олешкевич М.М., Лосюк Ю.А. Нетрадиционные источники энергии. Учебно-методическое пособие для студентов вузов. Минск. БГПА, 2001

4. Олешкевич М.М. Перспективы ветроэнергетики в Беларуси//Энергетика. Известия вузов и ЭО СНГ-1999.-№1

5. Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д. Развитие белорусской ветроэнергетики. Опыт Занарочи // Энергия и ТЭК. – 2004. – № 8. – С. 43 – 45.

6. Вымороков Б.М. Геотермальные электростанции. М.-Л.: Энергия, 1986 г.

7. Коробков В.А. Преобразование энергии океана.- Л., Судостроение, 1986 г.

8. Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии.- М.: Энергоатомиздат, 1981 г.

9. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды.- М., Мир, 1967 г.

10. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии в промышленности.- М.: Энергия, 1982 г.

11. Олешкевич М.М., Макоско Ю.В. Анализ характеристик роторных ветроэнергетических установок. //Энергетика. Известия вузов и ЭО СНГ-2000.-№6

12. Олешкевич М.М., Макоско Ю.В. Моделирование квазиустановившихся режимов работы асинхронного генератора системного ветроагрегата. //Энергетика. Известия вузов и ЭО СНГ- 2003.-№3, с.29-42

13. Олешкевич М.М., Макоско Ю.В., Олешкевич В.М., Фалюшин П.Л., Бохан Н.И. Комбинированные энергетические установки на возобновляемых источниках энергии. //Энергетика. Известия вузов и ЭО СНГ -2000.-№5, с. 23-30

14. Постановление СМ РБ от 24.4.1997г. №400 с изменениями 28.2.2002г. № 288 «О развитии малой и нетрадиционной энергетики».

15. Постановление СМ РБ от 22.5.1997г. №45 «О порядке формирования тарифов на электроэнергию, покупаемую у объектов малой и нетрадиционной энергетики»

16. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. — М.:О-во «Знание», 1988.

17. Калашников Н.П. Альтернативные источники энергии. — М.: О-во «Зна-

18. Калинин Ю.Я., Дубинин А.Б. Нетрадиционные способы получения энергии. — Саратов: СПИ, 1983. — 70 с.

19. Лабунцов Д.А. Физические основы энергетики. — М.: Изд-во МЭИ, 2000.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3

Б.3.07 Безопасность жизнедеятельности

1. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / , , и др.; под ред. . – М.: Высшая школа, 2007. – 616 с.

2. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для студентов ВУЗов / Под ред. д. т.н., проф. . – М.: Кнорус, 2007. – 496 с.

Б.3.08 Электрические станции и подстанции

1. , , Чирикова станций и подстанций: Учебник для среднего профессионального образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2004 г.

Б.3.10 Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

1. Андреев, защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов / . – 4-е перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2006. – 639 с.

2. Басс, защита электроэнергетических систем: Учебное пособие / , ; под ред. . – 2-е изд., стереот. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 296 с.

1. Кудрин промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений /. – Интермет Инжиниринг, 2006. – 672 с.

2. Электротехника: Учебное пособие для студентов вузов. В 3-х книгах. Книга 3-я: Электроприводы. Электроснабжение /Под ред. , , – Челябинск – Москва: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 640 с.

В.3.08 Системы электроснабжения

В.3.09 Энергосберегающая энергетическая электроника

1. Хохлов энергетическая электроника в системах электроснабжения. Часть 1 «Устройства с нулевой кратностью преобразования частоты». – Челябинск: ЮУрГУ, 2006. – 230 с.

2. , , Кваснюк электроника: Учебник для вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2009. – 632 с.

3. Зиновьев силовой электроники: Учеб. пособие. – Изд.3-е, испр. и доп. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004.–672 с.

4. Электротехника: Учебное пособие для вузов. – в 3-х книгах. Книга II. Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления /Под ред. , , . – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004.–711 с.

В.3.11 Электропитающие сети систем электроснабжения

1. Электрические системы. Электрические сети: Учебник для электроэнерг. спец. ВУЗов/, , и др.: Под ред. , .- 2-е изд., ререраб. И доп. М.: Высш. шк., 1998

2. Идельчик системы и сети: Учебник для ВУЗов.- М.: Энергоатамиздат, 1989.

ДВ.3.02.01 Электротехнологические промышленные установки

1. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки специального нагрева: Учебник для вузов/ , , и др.;Под ред. . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 296 с.

2. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 4. Использование электрической энергии / Под общ. Ред. профессоров МЭИ и др. (гл. ). – 8-е изд., испр. И доп. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 696 с.

ДВ.3.03.01 Электроснабжение промышленных предприятий

2. , Каменева электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1984. – 472 с.

б) дополнительная литература:

1. , Минеев промышленности: учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 472 с.

2. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: БЮРО ДИЗАЙН, 2003. – 726 с.

3. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ и др. (гл. ред. ). – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 964 с.

4. , Каменева электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1984. – 472 с.

5. Ермилов электроснабжения промышленных предприятий.

– М.: Энергия, 1983. – 208 с.

6. Опалева и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. – 480 с.

В.3.08 Системы электроснабжения

1. Короткие замыкания и выбор электрооборудования: учебное пособие для вузов / , , и др.; под ред. , . – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. – 568 с.

2. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: БЮРО ДИЗАЙН, 2003. – 726 с.

4. , Каменева электроснабжения промышленных пред-приятий. – М.: Энергия, 1984. – 472 с.

5. Ермилов электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1983. – 208 с.

6. Опалева и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2009. – 480 с.

7. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприя-тий и общественных зданий / под общ. ред. профессоров МЭИ(ТУ) , , . – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – 745 с.

8. Системы электроснабжения. Задания к курсовому проекту. Часть 5 / составители , , . – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. 97 с.

9. Справочник по проектированию электроснабжения /Под ред. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

10. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования /Под ред. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 454с.

11. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Т.1. Электроснабжение /Под общ. ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1986. –568с.

12. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Т.2. Электрооборудование /Под общ. ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 592с.

13. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153 – 34.0 – 20.527 – 98. – М.: «Издательство НЦ ЭНАС», 2002. – 152 с.

14. , , Шунтов схем электро-установок: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 288 с.

ДВ.3.03.01 Электроснабжение промышленных предприятий

1. Зуев техники подземной передачи электроэнергии: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1999. – 256 с.

2. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: БЮРО ДИЗАЙН, 2003. – 726 с.

4. , Каменева электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1984. – 472 с.

5. Ермилов электроснабжения промышленных предприятий.

– М.: Энергия, 1983. – 208 с.

6. Опалева и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2009. – 480 с.

7. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий / под общ. ред. профессоров МЭИ(ТУ) , , . – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – 745 с.

8. Менеджмент и маркетинг в электроэнергетике: учебное пособие для вузов / , , ; под ред. . – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 504 с.

9. Справочник по проектированию электроснабжения /Под ред. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

10. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудова-ния /Под ред. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 454с.

12. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Т.2. Электрообо-рудование /Под общ. ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 592с.

в) методические рекомендации по подготовке к государственному экзамену:

Методические указания по подготовке к государственному экзамену. Электронная библиотека кафедры СЭС.

Вид учебно-методической документации

Ссылка на информационный ресурс

Наименование ресурса в электронной форме

Доступность
(сеть Интернет / локальная сеть; авторизованный / свободный доступ)

Программа итоговой государственной аттестации выпускников

Локальный диск кафедры СЭС

Электронная библиотека кафедры СЭС

Локальная сеть/доступ свободный

Оценка «отлично» выставляется

если дан правильный, всесторонне обоснованный ответ на поставленный вопрос или дано правильное решение задачи. При этом студентом были проявлены глубокие теоретические знания, умение решать практические задачи.