Електротехніка та електроенергетика - 2025, №2
Постійне посилання зібранняhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25181
Переглянути
Нові надходження
Документ Дослідження енергетичних витрат на механічне змішування сировини у біогазовому реакторі(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Сподоба, М. О.; Сподоба, О. О.; Spodoba, M. O.; Spodoba, O. O.UK: Мета роботи. Дослідження витрат енергії механічними мішалками та обрання енергетично ефективного пристрою для перемішування із забезпеченням зменшення витрат енергії на процес вироблення біогазу та зростання зацікавленості у подальшій його переробці в інші види енергії. Методи дослідження. Порівняльний аналіз та використання методів математичного моделювання для визначення кількості витраченої енергії на перемішування, узагальнення отриманих результатів. Отримані результати. Формування енергетичної системи полягає у включенні в неї відновлювальних систем альтернативної енергетики, серед яких – біогазові технології. Енергетична ефективність яких залежить від кількості енергії спожитої на процеси інтенсифікації зброджування сировини. Одним із основних засобів інтенсифікації є обережне та часте перемішування сировини у ході зброджування. Наявність різноманітних типів пристроїв для перемішування речовин у реакторах підтверджує актуальність питання розробки енергетично ефективних засобів для пришвидшення зброджування та підвищення рентабельності подальших дій з біогазом та його переробкою. Найбільш раціональними шляхами для підвищення енергоефективності перемішування є встановлення залежностей витрати енергії механічними змішуючими пристроями, виборі раціонального виду мішалки, що включає пошук раціональних масо-габаритних характеристик, які забезпечують рівномірні потоки сировини у біогазовому реакторі та при цьому витрачають найменшу кількість енергії для перемішування. Виконання вищезазначених дій, забезпечує визначення раціональних масогабаритних характеристик мішалки, що значно знижує споживання енергії на перемішування та підвищує рентабельність впровадження біогазових технологій у енергетичну систему. Наукова новизна. Проаналізовано типи електричних машин, що використовуються у якості електричних приводів перемішуючих пристроїв. Враховуючи системи керування електричними приводами та циклограми їх роботи, а також особливості перемішування речовини, зміну критерію гідродинамічної подоби Ейлера для різних типів механічних змішувачів при однакових геометричних параметрах біогазових реакторів, рівні органічної сировини та однакового швидкісного режиму руху робочого органу мішалки встановлено споживану потужність на технологічний процес – перемішування. Проведено порівняльний аналіз впливу типу та геометричних розмірів механічних мішалок на витрату енергії для перемішування об’єму речовини у замкненому резервуарі при використанні однофазного асинхронного двигуна у якості приводу мішалки. Використовуючи поліноміальну залежність, отримано рівняння, що описує зміну потужності електричного приводу від зміни частоти обертання робочого органу двоярусної мішалки у якої лопаті встановлені під кутом 900. Практична цінність. Наведені у роботі результати можна використовувати для підвищення енергетичної ефективності біогазових установок. Встановлено напрямок проведення подальших досліджень, щодо споживання реактивної потужності електричними двигунами за час технологічного циклу роботи мішалки, що дозволить визначити картину зміни споживання реактивної потужності та окреслити напрямки руху до її зменшення. EN: Purpose. Study of energy consumption by mechanical mixers and selection of an energy-efficient mixing device to ensure reduction of energy consumption for the biogas production process and increase interest in its further processing into other types of energy. Methodology. Comparative analysis and use of mathematical modeling methods to determine the amount of energy consumed for mixing, generalization of the results obtained. Findings. The formation of the energy system consists in including renewable alternative energy systems, including biogas technologies. The energy efficiency of which depends on the amount of energy consumed for the processes of intensification of the fermentation of raw materials. One of the main means of intensification is careful and frequent mixing of raw materials during fermentation. The presence of various types of devices for mixing substances in reactors confirms the relevance of the issue of developing energy-efficient means to accelerate fermentation and increase the profitability of further actions with biogas and its processing. The most rational ways to increase the energy efficiency of mixing are to establish the dependences of energy consumption by mechanical mixing devices, to choose a rational type of mixer, which includes the search for rational mass-dimensional characteristics that ensure uniform flows of raw materials in the biogas reactor and at the same time spend the least amount of energy for mixing. Performing the above actions ensures the determination of rational mass-dimensional characteristics of the mixer, which significantly reduces energy consumption for mixing and increases the profitability of implementing biogas technologies into the energy system. Originality. The types of electric machines used as electric drives of mixing devices are analyzed. Taking into account the control systems of electric drives and the cycle diagrams of their operation, as well as the features of mixing the substance, the change in the Euler hydrodynamic similarity criterion for different types of mechanical mixers with the same geometric parameters of biogas reactors, the levels of organic raw materials and the same speed mode of movement of the working body of the mixer, the power consumption for the technological process – mixing is established. A comparative analysis of the influence of the type and geometric dimensions of mechanical mixers on the energy consumption for mixing the volume of the substance in a closed tank when using a single-phase asynchronous motor as a mixer drive is carried out. Using a polynomial dependence, an equation was obtained that describes the change in the power of the electric drive from the change in the frequency of rotation of the working body of a two-tier mixer in which the blades are installed at an angle of 900. Practical value. The results presented in the work can be used to increase the energy efficiency of biogas plants. The direction of further research on the consumption of reactive power by electric motors during the technological cycle of the mixer operation has been established, which will allow determining the pattern of changes in reactive power consumption and outlining the directions of movement towards its reduction.Документ Оптимізація параметрів пі-регулятора струму дуги засобами компьютерного моделювання(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Верещаго, Є. М.; Костюченко, В. І.; Джангиров, М. В.; Єременко, А. П.; Стогнієнко, Є .В; Vereshchago, Y. M.; Kostiuchenko, V. I.; Dzhanhyrov, M. V.; Yeremenko, A. P.; Stohniienko, Y. V.UK: Мета роботи. Сформувати комп'ютерну модель перетворювача, що працює на плазмову дугу, та визначити оптимальні значення коефіцієнтів ПІ-регулятора струму, що забезпечує оптимальне перемикання між режимами його роботи та високу якість процесів керування. При цьому використовувати програмні засоби MATLAB / Simulink. Методи дослідження. Метод комп'ютерного моделювання, метод поділу – оптимальної фільтрації та оптимального детермінованого керування та методи налаштування регуляторів. Отримані результати. Сформовано багаторівневу модель, визначено значення параметрів налаштування ПІ-регулятора струму, при якому в перетворювачі постійного струму спостерігається оптимальне перемикання між режимами його роботи та висока якість процесів керування. Аналітичні методи визначення параметрів PI-регулятора не дозволяють отримати оптимальні налаштування, оскільки базуються на сильно спрощених моделях, але їх застосування є необхідним для отримання попередніх налаштувань, без яких точне налаштування може зайняти багато часу. Встановлено, що оптимальний регулятор надає оптимальну протидію збуренням на вході та виході об'єкта та компенсує зміни параметрів аналогічним чином. Система має задовільний перехідний процес при ненульових початкових умовах у відповідь на заданий еталонний вплив і на зміну заданої точки, має хороші характеристики стійкості та мало чутлива до збурень та змін параметрів об'єкта. Наукова новизна. Запропоновано підхід до визначення безперервної лінійної моделі силового перетворювача електричної енергії та наведено оптимальний вибір параметрів налаштування регулятора його системи керування, що становлять основу побудови будь-якої системи електроживлення плазмотрона, при яких забезпечується задана точність регулювання та швидкодії. Практична цінність. Запропонований принцип вирішення задачі визначення коефіцієнтів ПІ-регуляторів може бути застосований для різних динамічних об'єктів, опис яких допустимо за допомогою лінійних та диференціальних рівнянь. Представлені в роботі результати можуть бути використані для проектування імпульсних джерел живлення для електротехнологій. EN: Purpose. To create a computer model of a plasma arc converter and determine the optimal values of the coefficients of the PI current regulator, which ensures optimal switching between its operating modes and high quality of control processes. In this case, use MATLAB / Simulink software tools Methodology. Computer simulation method, separation method – optimal filtering and optimal deterministic control and methods for adjusting regulators. Findings. A multilevel model was formed, the values of the PI current regulator tuning parameters were determined, at which the DC-DC converter observes optimal switching between its operating modes and high quality of control processes. Analytical methods for determining the PI regulator parameters do not allow obtaining optimal settings, since they are based on highly simplified models, but their use is necessary to obtain preliminary settings, without which accurate tuning can take a long time. It was established that the optimal regulator provides optimal resistance to disturbances at the input and output of the object and compensates for changes in parameters in a similar way. The system has a satisfactory transient process under non-zero initial conditions in response to a given reference influence and to a change in the set point, has good stability characteristics and is not very sensitive to disturbances and changes in the parameters of the object. Originality. An approach to determining a continuous linear model of a power converter of electrical energy is proposed and the optimal choice of parameters for setting the regulator of its control system is given, which form the basis for constructing any plasma torch power supply system, which ensures the specified accuracy of regulation and speed of operation. Practical value. The proposed principle of solving the problem of determining the coefficients of PI regulators can be applied to various dynamic objects, the description of which is permissible using linear and differential equations. The results presented in the work can be used for the design of pulsed power supplies for electrical technologies.