Аннотация: Содержит сведения о системе конечно-элементного анализа ANSYS, приме-няемой для численного решения уравнений математической физики, методике её применения для проектирования спиральных нагревателей, встраиваемых в элементы технологического оборудования. Включён лабораторный практикум, содержащий варианты заданий и методические указания по выполнению четы-рёх лабораторных работ. Предназначено для студентов специальностей 15.03.01, 15.04.01 «Машино-строение», профиль «Цифровое машиностроение» очной и заочной форм обучения.

Аннотация: Сопротивление токопроводящих жил большого сечения при токе промышленной частоты растет за счет поверхностного эффекта и эффекта близости, что приводит к увеличению тепловых потерь при передаче электрической энергии. При производстве силовых кабелей напряжением 110 кВ и выше используют сегментированные токопроводящие жилы типа "Милликен", которые позволяют снизить сопротивление переменному току. В статье выполнены численные исследования электромагнитных процессов в сегментированных токопроводящих жилах типа "Милликен" с помощью математического моделирования. Для этого предложена геометрическая модель, которая учитывает сложную пространственную структуру токопроводящих жил. Для сравнения предлагается геометрическая модель, в которой проволоки расположены параллельно друг другу. Электромагнитные процессы в токопроводящих жилах описываются дифференциальными уравнениями для комплексной амплитуды векторного магнитного потенциала, полученными из уравнений Максвелла. Предложенная система дифференциальных уравнений дополнена соответствующими граничными условиями. Поставленная задача решалась численно на базе программного комплекса ANSYS Maxwell, построенного на основе метода конечных элементов. В результате расчетов получены поля векторного магнитного потенциала во всем исследуемом объеме и распределения вектора плотности тока в проводниках, с помощью которых вычислены сопротивления токопроводящих жил в целом и каждой проволоки в отдельности. Результаты расчетов показали, что применение токопроводящих жил типа "Милликен" позволяет уменьшить сопротивление жил благодаря выравниванию распределения плотности тока по сечениям проволок при их скрутке в сегменте.

Аннотация: Исследованы варианты конструкций трёхфазных ВТСП кабелей с экранированными фазами. Предложены следующие варианты оптимизации кабелей этого типа: секционирование фаз, использование ВТСП лент изменённой конфигурации, изменение диаметра фазы. Эти методы позволяют снизить уровень электромагнитных потерь от 0, 3 до 0, 01 Вт/м.

Аннотация: Рассмотрено устройство, позволяющее идентифицировать провод, кабель или отдельную жилу. Способ реализуется без использования традиционных средств маркировки и прозвонки. Его применение повышает безопасность работ по идентификации проводов и кабелей или их жил при эксплуатации электропроводок, так как устройство осуществляет идентификацию без снятия изоляции. Кроме того, достигается снижение ущерба от простоя электрооборудования, так как идентификация не требует отключения провода (кабеля) от сети. В результате сокращаются затраты на эксплуатацию внутренних электропроводок и трубопроводов.

Аннотация: Рассмотрено распределение нагрузки между восемнадцатью кабельными линиями, расположенными в подземном кабельном канале. Определена необходимость разработки системы управления токораспределением для оптимизации нагрузочных режимов, а также предотвращения возможных перегревов. Рассмотрена возможность использования математической модели процессов тепломассопереноса в канале для определения оптимальных токовых нагрузок кабельных линий. Предложена математическая модель процессов тепломассопереноса в кабельном канале, позволяющая исследовать температурные режимы канала в условиях различных конфигураций и загрузок линий. Разработаны алгоритмы поиска оптимальных рабочих токов в условиях изменяющихся нагрузок, учитывающие требования по допустимым температурам и категориям потребителей. Исследован нестационарный режим перегрузки одной из линий вследствие аварии. Построены графики нагрева токопроводящих жил аварийной и прилежащих к ней кабельных линий. Определено значение тока, до которого необходимо снизить нагрузку на одной из линий для поддержания работоспособности системы.

Аннотация: Разряды молнии и короткие замыкания (КЗ) являются основными источниками кондуктивных помех, которые, распространяясь по контрольным кабелям, могут привести к отказу микропроцессорной аппаратуры в системах защиты и управления электрических подстанций. Двустороннее заземление экрана контрольного кабеля существенно снижает уровень импульсных и высокочастотных кондуктивных помех, однако приводит к нагреву экрана в режиме КЗ. Действующие стандарты определяют кондуктивные помехи и нагрев экрана как функцию напряжения экрана, что удобно для уединенного кабеля. Рассмотрен более общий случай с учетом магнитных связей кабеля с другими проводниками, когда в качестве расчетного параметра используется ток. Кондуктивные помехи при первом импульсе тока молнии определяются с использованием передаточного сопротивления "экран-жила" или с 3D-моделью кабеля в общем случае. Для расчета нагрева используется формула ГОСТ 28895-91, которая в современных стандартах не применяется из-за допущения о постоянстве тока в процессе КЗ. Реализация этой формулы в шаговом алгоритме дает корректные результаты. Магнитные связи кабеля с другими проводниками выражены в виде вносимого сопротивления, которое увеличивает полное сопротивление экрана, снижает ток и нагрев экрана. На примере для кабеля КВВГЭ показана возможность существенного снижения кондуктивных помех и нагрева экрана кабеля за счет прокладки параллельных проводников. Сделан вывод, что для снижения кондуктивных помех и нагрева экрана кабеля необходимо снижать ток экрана.

Аннотация: Рассмотрена ситуация, сложившаяся в кабельной промышленности России в постсоветское время. Отмечено, что возникший в бывшем СССР в 90-е годы экономический кризис и последующие кризисные явления, в том числе связанные с мировыми кризисами, в основном преодолены. В 2016 г. впервые после снижения цен на нефть и введенных западных санкций в России начался рост производства кабелей и проводов. Показаны достижения кабельной промышленности за последние годы: разработка и организация производства всех типов кабелей повышенной пожаробезопасности и огнестойких, силовых кабелей среднего и высокого напряжения с полимерной изоляцией (6-330 кВ), оптических кабелей, кабелей для структурированных систем связи, самонесущих изолированных проводов и т. д.. Отмечено, что в 2016 г. начат выпуск отечественного оптического волокна, что является заметным шагом в направлении импорто-замещения. Следующий шаг - организация производства в России сшиваемых композиций полиэтилена, безгалогенных композиций и т. д. Сформулированы задачи кабельной промышленности на будущее. В числе этих задач - полный переход на выпуск пожаробезопасной кабельной продукции, продолжение замены производства медных кабелей связи на оптические, разработка и организация производства кабелей переменного тока на напряжение 500 кВ и ряд других. Усилия производителей кабелей в России будут направлены также на сокращение необоснованного в ряде случаев импорта кабелей и проводов. Будет продолжена и расширена борьба с фальсифицированной, контрафактной и некачественной продукцией с привлечением дистрибьютеров, производителей этой продукцией, а также заинтересованных министерств и ведомств.

Аннотация: Пропускная способность кабельных линий во многом зависит от условий их прокладки. Рассмотрена прокладка силовых кабелей на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц с алюминиевой многопроволочной уплотненной токопроводящей жилой сечением 240 мм2 и изоляцией из сшитого полиэтилена в кабельном канале, расположенном в земле и заполненным воздухом. Предложенная методика определения номинальных токовых нагрузок кабелей в кабельном канале с распределенными параметрами, основанная на решении задачи стационарной теплопроводности позволяет исключить задачу конвективного теплообмена. Численная реализация данной задачи разбита на два этапа. На первом этапе при определении токовых нагрузок кабелей находится зависимость средней температуры воздуха в кабельном канале от мощности внутреннего источника тепла. На втором этапе вычисляются номинальные токовые нагрузки кабелей с учетом полученного распределения температуры воздушной среды в кабельном канале. При этом на обоих этапах решаются задачи стационарной теплопроводности с использованием программного комплекса ANSYS. Подбор номинальных токовых нагрузок кабельных линий производится с помощью итерационной процедуры с учетом допустимых температур изоляции и оболочки. Проведено исследование эксплуатационных характеристик одножильных кабелей, проложенных в одной плоскости, и трехжильных кабелей с жилами секторной формы в кабельном канале.

Аннотация: Рассмотрены основные причины, препятствующие улучшению эксплуатационных свойств электрических кабелей с полимерной изоляцией. Сегодня в России для большей части электрических кабелей в качестве полимерной изоляции используют композиции на основе поливинилхлорида. Как и большинство полимеров, последний достаточно чувствителен к тепловому старению, которое считается одной из главных причин возникновения различного рода дефектов полимерной изоляции, приводящих со временем к короткому замыканию и пожару. На основе экспериментальных данных показано, что в условиях теплового старения в макромолекулах поливинилхлорида образуются "вшитые" цепочки полиеновых сопряжённых связей, которые, собственно, и являются основной причиной ухудшения электроизоляционных свойств полимерной изоляции из поливинихлорида. Значительно меньшую роль играет введение в полимерную матрицу пластификаторов традиционного типа (фталатов, фосфатов и др. ). Таким образом, для создания нового поколения полимерной изоляции в первую очередь требуется создание новых типов стабилизаторов, способных не только к эффективной ликвидации образующихся полиеновых сопряжённых связей углерода при тепловом старении, но и к дополнительному улучшению всего комплекса физико-механических, эксплуатационных и технологических свойств полимерной изоляции.

Аннотация: Представлены результаты экспериментальных исследований однофазных замыканий на землю в пофазно-экранированных кабелях системы электроснабжения сравнительно новой в России ступени напряжения 20 кВ. Она имеет низкоомное резистивное заземление нейтрали в отличие от широко распространенных в стране электрических сетей 6-10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Поэтому расчетные условия обоснования и выбора номинальных параметров пофазно-экранированных кабелей 6-10 и 20 кВ могут заметно различаться. Показано, что если для кабелей 6-10 кВ расчетным при выборе экранов является двухместное (двухфазное на землю) КЗ, то для кабелей 20 кВ - значительно менее жесткое с позиций термической стойкости однофазное замыкание на землю. Двухфазные КЗ в сетях 20 кВ практически исключены за счет значительно меньших уровней перенапряжений в сети при коммутациях и сравнительно малого (0, 25-1, 0 с) времени отключения повреждений. Экспериментально установлено, что однофазные замыкания на землю в пофазно-экранированных кабелях 20 кВ не переходят в многофазные КЗ. Обосновано, что выбор экранов пофазно-экранированных кабелей 20 кВ по току однофазного замыкания на землю облегчает требования к термической стойкости проводников, что принципиально и важно с позиций снижения стоимости проводниковой продукции и потерь мощности и энергии в электрических сетях.

Аннотация: Изображения и описание приспособлений для фильтрации высокочастотных помех на проводах, предназначенных для соединения с компьютером.

Аннотация: Исследуются механические и электрофизические свойства полимерных материалов, радиационно сшиваемых рентгеновским излучением электрического газового разряда (ЭГР). Эффект влияния технологии радиационного сшивания на механическую прочность и твердость полимеров представлен на примере образцов различной толщины полиэтилена низкой (ПЭНП) и высокой (ПЭВП) плотности, изготовленных с использованием технологий радиационного сшивания рентгеновским излучением электрического газового барьерного разряда (ЭГБР). Экспериментальные данные получены на образцах, изготовленных в виде разрывных лопаток, вырубленных в соответствии с ГОСТ IEC 60811-2-1 из полиэтиленовых пластин. Для исследования электрофизических свойств и глубины полупоглощения рентгеновского излучения ЭГР использовались образцы в виде ПЭНП, ПЭВП дисков разной толщины. Проведена оценка глубины проникновения рентгеновского излучения в экспериментальные образцы. Выполнены сравнительные исследования изменений электрофизических свойств, механической прочности, твердости и гель-фракции кабельного ПЭНП под действием рентгеновского излучения ЭГР и под влиянием электронного пучка. Показано, что механическая прочность и твердость ПЭНП, ПЭВП при использовании технологии радиационного сшивания рентгеновским излучением ЭГР может быть увеличена не менее чем на 30 и 60%.

Аннотация: В компенсированных кабельных сетях напряжением 6-10 кВ систем промышленного и городского электроснабжения в качестве защиты от замыканий на землю наиболее широкое применение получили устройства, основанные на способе абсолютного замера уровня высших гармоник в токах нулевой последовательности присоединений защищаемого объекта. Однако многолетний опыт эксплуатации показал не всегда достаточное техническое совершенство (селективность и чувствительность) максимальных токовых защит от замыканий на землю, основанных на использовании способа абсолютного замера высших гармоник. Одной из причин низкого технического совершенства указанных устройств защиты являются погрешности в оценке максимально и минимально возможных уровней высших гармоник в токе замыкания на землю компенсированных кабельных сетей 6-10 кВ, необходимых для выбора уставок по току срабатывания и оценки чувствительности. На основе вычислительных экспериментов на имитационных моделях кабельных сетей 6-10 кВ выявлены основные факторы, влияющие на максимальный и минимальный уровни высших гармоник в токе замыкания на землю и их отношение, получены предельные значения указанных уровней, дана оценка степени нестабильности уровня гармоник в токе замыкания для кабельных сетей с различным составом комплексной нагрузки, установлена ее взаимосвязь с колебаниями суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения на шинах 6-10 кВ центров питания сетей. С учетом указанных оценок определены условия и область применения максимальных токовых защит от данного вида повреждений, основанных на использовании высших гармоник тока нулевой последовательности, для различных объектов компенсированных кабельных сетях 6-10 кВ и предложены уточнения методики выбора их уставок по току срабатывания.

Аннотация: Достигнутые результаты разработки и применения электротехнических комплексов повышенной частоты для систем промышленного электропитания электротехнологических установок на основе кабеля КВСП-М могут быть улучшены путем применения в их составе кабельных линий других типов. Целесообразно рассмотреть возможность использования двухпроводных экранированных кабелей. Такие кабели широко применяются в системах электропитания судовых и речных плавучих средств, буровых установках. Однако сведения о параметрах этих кабельных линий скудны и достаточно противоречивы. Для восполнения пробела в этих сведениях разработана инженерная методика расчета погонной емкости таких кабельных линий, основанная на известном методе расчета электрических полей - методе эквивалентных зарядов. Получено хорошее согласование результатов расчета этого параметра и измерения его значения для конкретных конструкций таких кабельных линий, подтверждающее достоверность предложенной методики. Выполнена оценка влияния конструктивных параметров двухпроводной кабельной линии в металлическом экране на погонные емкость и индуктивность, а также волновое сопротивление такой линии. Полученные результаты необходимы для расчета установившихся режимов работы высоковольтных электротехнических комплексов повышенной частоты при их использовании в системах электроснабжения технологического оборудования.

Аннотация: Выполнено исследование зависимости электрофизических свойств от температуры саморегулирующегося греющего кабеля (СГК). Экспериментально получена температурная зависимость сопротивления греющей матрицы саморегулирующегося греющего кабеля. По полученным значениям сопротивления рассчитаны удельное сопротивление и выделяемая мощность. Получены зависимости сопротивления матрицы СГК, удельного сопротивления матрицы СГК, выделяемой мощности от температуры. Зависимость выделяемой мощности сравнивалась с данными в паспорте саморегулирующегося греющего кабеля. На основе экспериментально полученных параметров построена математическая модель СГК. Математическая модель реализована в пакете инженерных расчетов ANSYS Fluent. Стационарная задача решена в двухмерной постановке методом конечных элементов. Проведено исследование процессов тепломассопереноса в греющих кабелях различной конфигурации и обогреваемой трубе с водой. Рассмотрены два типа греющих кабелей. Проведено сравнение эффективности нагрева воды в трубе в зависимости от количества нагревательных кабелей, выделяемой мощности и размера нагревательной матрицы. Построены зависимости температуры воды и матриц в зависимости от выделяемой мощности для разных типов кабелей, их числа и размера нагревательной матрицы.

Аннотация: Свыше половины нефтедобывающих скважин РФ эксплуатируются с помощью погружных электроцентробежных насосов, которыми обеспечивается до 75% всей добываемой в стране нефти. Однако погружные электроцентробежные насосы имеют довольно высокое удельное энергопотребление при добыче скважинной жидкости. Наибольшую сложность представляет определение потерь в кабеле погружного электродвигателя. Предложены аналитические выражения для уточненного расчета потерь мощности в кабеле установки погружного электроцентробежного насоса. Потери зависят от длины и сечения кабеля, средней температуры и протекающего тока. Температура вдоль ствола скважины приближенно может быть описана линейным законом. Однако необходимо учитывать еще многие факторы: нагрев кабеля протекающим электрическим током, откачиваемой жидкостью, которая, в свою очередь, нагревается от тепла работающего погружного насосного агрегата. Построены графические зависимости потерь в кабеле от протекающего тока при различных значениях температуры и длины кабельной линии. Результаты исследований помогут повысить точность расчета энергетических характеристик скважинных насосов и оптимизировать их режимы работы.