Використання перетворювачів сталий струм – стала напруга для ефективного зниження коливань напруги у мережах живлення дугових сталеплавильних печей

AC electric arc furnaces (EAFs) are among the most common technological units for making high-quality steel. The use of furnaces is promising in the future as the production volumes of electric steel increase. These furnaces are powerful electrical installations exposed to the dynamic, asymmetrical, and nonlinear load, which adversely affects the quality indicators of electricity supply. Typically, this negative impact is reduced by connecting EAFs to high power energy systems or, in most cases, by applying different types of static reactive power compensators. Such approaches require considerable investment in the development of the power system or in the equipment of compensatory installations whose rated capacity is several times higher than the capacity of the furnace transformer.These approaches aim to reduce the effects of negative impact. It is possible to achieve the greater effect of limiting the negative impact, at smaller investments, by using an alternative approach that aims directly at the source of the negative impact. The approach implementation implies forming an external characteristic of the EAF power supply. The characteristic should be rigid in current in the region of furnace operating modes from operational short circuit to the rated load. In the region of modes from the rated load to idling, this characteristic should be rigid in voltage. Underlying the formation of this characteristic is a resonance converter, which ensures almost a stable value of the arc current under the furnace operating modes.This study has confirmed the significant benefits of the proposed approach, which proves more effective in improving the quality of electricity in the network. This makes it possible to use EAFs in smaller power systems and ensure the development of the industry at a lower investmentДуговые сталеплавильные печи переменного тока (EAF) являются одними из самых распространенных технологических агрегатов для получения высококачественной стали. Использование печей имеет перспективу и в дальнейшем, поскольку темпы производства электростали растут. Эти печи являются мощными электрическими установками с динамической, несимметричной и нелинейной нагрузкой, что отрицательно влияет на показатели качества электроэнергии в сети. Традиционно это отрицательное влияние снижают за счет питания EAF от энергосистем большой мощности или, в большинстве случаев, с использованием различных типов статических компенсаторов реактивной мощности. Такие подходы требуют значительного инвестирования в развитие энергосистемы или у оборудование компенсирующих установок, установленная мощность которых в несколько раз превышает мощность печного трансформатора.Эти подходы направлены на снижение последствий негативного воздействия.Больший эффект ограничения отрицательного влияния с меньшими инвестициями может дать альтернативный подход, который направлен непосредственно на источник негативного воздействия. Реализация подхода заключается в формировании внешней характеристики источника питания EAF. Характеристика должна быть жесткой по току в области рабочих для печи режимов от эксплуатационного короткого замыкания до номинальной нагрузки. В области режимов от номинальной нагрузки к холостого хода эта характеристика должна быть жесткой по напряжению. Основой формирования такой характеристики может быть резонансный преобразователь, который обеспечивает практически постоянное значение тока дуги в рабочих режимах печи.Исследованиями доказаны существенные преимущества предлагаемого подхода, который эффективно улучшает качество электроэнергии в сети. Это дает возможность использовать EAF в энергосистемах меньшей мощности и обеспечивать развитие отрасли с меньшими инвестициямиДугові сталеплавильні печі змінного струму (EAF) є одними з найпоширеніших технологічних агрегатів для отримання високоякісної сталі. Використання печей має перспективу й надалі, позаяк темпи виробництва електросталі зростають. Ці печі є потужними електричними установками з динамічним, несиметричним й нелінійним навантаженням, що негативно впливає на показники якості електроенергії мережі живлення. Традиційно цей негативний вплив знижують живленням EAF від енергосистем великої потужності або, у більшості випадків, використанням різних типів статичних компенсаторів реактивної потужності. Такі підходи потребують значного інвестування у розвиток енергосистеми або у обладнання компенсувальних установок, встановлена потужність яких у декілька разів перевищує потужність пічного трансформатора.Ці підходи є скеровані на зниження наслідків негативного впливу. Більший ефект обмеження негативного впливу з меншими інвестиціями може дати альтернативний підхід, який спрямований безпосередньо на джерело негативного впливу. Реалізація підходу полягає у формуванні зовнішньої характеристики джерела живлення EAF. Характеристика повинна бути жорсткою за струмом у області робочих для печі режимів від експлуатаційного короткого замикання до номінального навантаження. У області режимів від номінального навантаження до неробочого ходу ця характеристика повинна бути жорсткою за напругою. Основою формування такої характеристики може бути резонансний перетворювач, який забезпечує практично стале значення струму дуги у робочих режимах печі.Дослідженнями доведено суттєві переваги запропонованого підходу, який ефективніше покращує якість електроенергії у мережі. Це дає можливість використовувати EAF у енергосистемах меншої потужності й забезпечувати розвиток галузі з меншими інвестиціям

Підвищення електромагнітної сумісності та ефективності схем живлення дугових сталеплавильних печей у нелінійних несиметричних режимах

AC steel arc furnaces are the most powerful units connected to the electrical grid, the operating mode of which is dynamic, asymmetrical and non-linear. That is why these furnaces cause the entire possible range of negative effects on the quality of electricity in the grid, in particular, fluctuations, asymmetry and non-sinusoidal voltage.Known proposals for improving the electromagnetic compatibility of electric arc furnaces are mainly focused on eliminating the consequences of their ne­gative impact on the power grid.The proposed approach and the corresponding technical solution are aimed at reducing the level of generation of a negative factor and at the same time reduce fluctuations, asymmetry and non-sinusoidal voltage. This result is obtained due to the fact that the proposed solution takes into account the peculiari­ties of the range of modes natural for arc furnaces. Optimal for such consumers is the use of a constant current power supply system I=const in the range of modes from operational short circuit to maximum load and the system U=const in the whole other range of modes. The implementation of such a system is carried out on the basis of a resonant converter «constant current – constant voltage».Studies have found that the use of such a power supply system, in comparison with the traditional circuit, makes it possible to reduce the non-sinusoidal voltage in a low-power grid from 3.2 % to 2.1 % and the unbalance coefficient from 3.66 to 1.35 %. Previously published data on a significant reduction in voltage fluctuations was also confirmed.The positive effect of such a system on the energy performance of the furnace itself is shown, manifes­ted in an increase in the arc power by 12.5 %, and the electrical efficiency by 5.1 %. This improves the productivity and efficiency of electric arc furnacesДуговые сталеплавильные печи переменного тока являются самыми мощными установками среди присоединенных к электрическим сетям, режим работы которых является динамическим, несимметричным и нелинейным. Именно поэтому эти печи вызывают весь возможный спектр негативного влияния на качество электроэнергии в сети, в частности, колебания, несимметрию и несинусоидальность напряжения. Известны предложения по улучшению электромагнитной совместимости дуговых электропечей преимущественно ориентированы на устранение последствий негативного их влияния на сети энергосистем. Предлагаемый подход и соответствующее техническое решение направлены на снижение уровня генерирования отрицательного фактора и одновременно позволяют снизить колебания, несимметрию и несинусоидальность напряжения. Такой результат получен вследствие того, что предлагаемое решение учитывает особенности естественного для дуговых печей диапазона режимов. Оптимальным для таких потребителей является использование системы питания неизменного тока I=const в диапазоне режимов от эксплуатационного короткого замыкания до максимальной нагрузки и системы U=const во всей другой области режимов. Реализация такой системы осуществляется на основе резонансного преобразователя "неизменный ток – неизменное напряжение". Исследованиями установлено, что использование такой системы питания по сравнению с традиционной схемой позволяет снизить несинусоидальность напряжения в маломощной сети с 3,2 % до 2,1 % и коэффициент несимметрии с 3,66 до 1,35 %. Подтверждено также ранее опубликованные данные по существенному снижению колебаний напряжения. Показано положительное влияние такой системы на энергетические показатели работы собственно печной установки, проявляется в увеличении мощности дуги на 12,5 %, а электрического КПД на 5,1 %. Это позволяет повысить производительность и эффективность дуговых сталеплавильных печейДугові сталеплавильні печі змінного струму є найпотужнішими установками серед приєднаних до електричних мереж, режим роботи яких є динамічним, несиметричним і нелінійним. Саме тому ці печі викликають увесь можливий спектр негативного впливу на якість електроенергії у мережі живлення, зокрема, коливання, несиметрію та несинусоїдність напруги. Відомі пропозиції з покращення електромагнітної сумісності дугових електропечей переважно орієнтовані на усунення наслідків негативного їх впливу на мережі енергосистем. Пропонований підхід та відповідне технічне вирішення скеровані на зниження рівня генерування негативного фактору й одночасно дозволяють знизити коливання, несиметрію і несинусоїдність напруги. Такий результат отриманий внаслідок того, що пропоноване рішення враховує особливості природного для дугових печей діапазону режимів. Оптимальним для таких споживачів є використання системи живлення сталого струму I=const у діапазоні режимів від експлуатаційного короткого замикання до максимального навантаження та системи U=const в усій іншій області режимів. Реалізація такої системи здійснюється на основі резонансного перетворювача "сталий струм – стала напруга". Дослідженнями встановлено, що використання такої системи живлення у порівнянні з традиційною схемою дозволяє знизити несинусоїдність напруги у малопотужній мережі з 3,2 % до 2,1 % та коефіцієнт несиметрії з 3,66 до 1,35 %. Підтверджено також раніше опубліковані дані щодо суттєвого зниження коливань напруги. Показано позитивний вплив такої системи на енергетичні показники роботи власне пічної установки, що проявляється у збільшенні потужності дуги на 12,5 %, а електричного ККД на 5,1 %. Це дозволяє підвищити продуктивність та ефективність дугових сталеплавильних пече

Аналіз впливу воєнно-економічних факторів на обґрунтування вибору раціонального варіанту складу розвідувально-ударної системи в операції

Мета роботи: проведення аналізу та оцінювання впливу факторів на вибір та обґрунтування раціонального складу розвідувально-ударних систем для ведення операцій військами (силами). Метод дослідження: основними методами досліджень є експертні методи, метод аналізу ієрархій, метод регресійного та кореляційного аналізу, методи статистичного аналізу та математичної статистики, методи прогнозування. Результати дослідження: сформовані переліки основних воєнних та економічних факторів, які впливають на вибір раціонального варіанту розвідувально-ударної системи в операції, а також проведена оцінка степені взаємозв’язку змін економічних факторів протягом досліджуваного періоду із показниками бойового потенціалу військових формувань. Теоретична цінність дослідження: основними результатами  досліджень за тематикою статті є: перелік основних зовнішніх та внутрішніх воєнних та економічних факторів, що впливають на вибір та обґрунтування раціонального варіанту розвідувально-ударної системи в операції; запропонований підхід до оцінювання степені впливу факторів шляхом застосування методу регресійного та кореляційного аналізу. Тип статті: теоретичний та практичний

Development of the controller of the automated control system of a smart house based on the Allwinner processor.

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «28» грудня 2023р. о 9.00год. на засіданні екзаменаційної комісії №22 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя.У роботі розроблено контролер автоматизованої систему для управління розумним будинком на базі процесора Allwinner. Обрано основні компоненти, що забезпечують функціонування цього пристрою. Створено структурну та електричну принципову схеми приладу, та розроблено друковану плату. Проведено вимірювання продуктивності процесора контролера, і ці дані порівняно з характеристиками інших пристроїв. Це дозволило отримати об'єктивну оцінку можливостей контролера. Створено систему автоматизованого управління освітленням у приміщенні, щоб продемонструвати функціонал контролера.In the work, the controller of the automated control system was developed a smart house based on the Allwinner processor. The main components are selected, that ensure the functioning of this device. The structural and electrical schematics of the device have been created, and a printed circuit board is designed. The performance of the controller processor was measured, and this data compared to the characteristics of other devices. This allowed to get objective assessment of the controller's capabilities. A system of automated lighting control was created indoors to demonstrate the functionality of the controller.ВСТУП 5 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 7 1.1. Загальні відомості про контролери автоматизованих систем управління розумним будинком 7 1.1.1. Роль та функції контролера в сучасних системах 7 1.1.2. Різновиди контролерів 8 1.1.3. Комунікаційні інтерфейси, що використовуються в сучасних системах керування 10 1.2. Мікропроцесор як основний елемент контролера 13 1.2.1. Мікропроцесори та їх використання 13 1.2.2. Структура системи на кристалі 15 1.2.3. Одноплатні комп´ютери і особливості їх використання 16 2 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 18 2.1. Аналіз технічного завдання 18 2.2. Розробка структурної схеми пристрою 20 2.3. Опис і обґрунтування вибору основних елементів приладу 21 3 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 30 3.1. Опис принципу роботи схеми електричної принципової та її аналіз 30 3.2. Проєктування друкованої плати 33 3.2.1 Вибір матеріалів та параметрів друкованої плати 33 3.2.2 Компонування та трасування друкованої плати 34 4 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 39 4.1. Концепція інструменту порівняльного аналізу 39 4.2. Дослідження продуктивності контролера 40 4.3. Аналіз аналогічних досліджень 46 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 48 5.1. Проєктування автоматизованої система керування освітленням в розумному будинку на базі розробленого контролера 48 5.2. Розробка програмного забезпечення для системи 50 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 54 6.1. Значення охорони праці для забезпечення безпеки праці при роботі з автоматизованими системами 54 6.2. Основні вимоги до електробезпеки під час роботи з автоматизованими системами розумного будинку 55 6.3. Перелік дій при виникненні небезпечних ситуацій під час роботи з автоматизованими системами 58 6.4. Перелік дій при виникненні небезпечних ситуацій на приладобудівному підприємстві під час дії воєнного стану 60 ВИСНОВКИ 64 БІБЛІОГРАФІЯ 6

ЕФЕКТИВНА РЕКОНСТРУКЦІЯ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ У ПРАКТИЦІ МІСЬКОГО ЕНЕРГЕТИЧНОГО ПЛАНУВАННЯ

In municipal energy planning, considerable attention is paid to improving the efficiency of heating supply systems and their development. One of the measures to reduce energy and financial costs companies and improved quality supplies customers in terms of Ukraine is rehabilitation heat entries with replacement knots for pidmishuvalni pumps or heat exchangers. To replace it is impossible to fulfill all customers for the summer season. It should be carried out in stages starting with the hydraulically most remote customers on the criterion of the hydraulic radius. Upon completion of each phase requires optimization of hydraulic and thermal modes of the heating system. The only way to get benefit from the conversion of heat entries not only after completion of work and after each stage. Both tasks can not be performed without adequate mathematical tools and software.У міському енергетичному плануванні значну увагу звертають на підвищення ефективності роботи міських систем теплопостачання і їх розвиток. Одним із заходів зменшення енергетичних і фінансових затрат підприємств і покращення якості теплозабезпечення абонентів в умовах України є реконструкція теплових вводів із заміною елеваторних вузлів на підмішувальні помпи чи теплообмінники. Процес заміни неможливо виконати в усіх абонентів за літній сезон, його слід виконувати поетапно починаючи з гідравлічно найбільш віддалених абонентів за критерієм гідравлічного радіусу. Після завершення кожного етапу необхідна оптимізація гідравлічного та теплового режимів системи теплопостачання. Лише так можна отримати виграш від переобладнання теплових вводів не лише після повного завершення реконструкції, а й після виконання кожного етапу. Обидва завдання неможливо виконати без належного математичного апарату та програмного забезпечення

ЕКОЛОГІЧНА СКЛАДОВА ТЕРМОМОДЕРНІЗАЦІЇ БЮДЖЕТНИХ ТА ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ

Each increase of energy tariffs actualizes the problem insulation of buildings with the purpose of reduction heating costs. Consider the appropriateness of buildings for insulation of existing economic conditions and identified optimal insulation thickness for each tariff group. It is shown that an important factor in increasing the attractiveness of energy efficiency measures can be account related environmental benefits. Their financial evaluation is included as a component of discounted costs on home heating. Taking into account the environmental component will increase the attractiveness of energy efficiency measures and use while warming better heat insulating materials or greater thickness of their layer. People are not ecological tax payer therefore part of the cost of insulation with a positive environmental effect would have to compensate the state.Кожне підвищення тарифів на енергоносії актуалізує проблему утеплення будинків з метою зменшення витрат на опалення. Розглянуто доцільність утеплення будівель за чинних економічних умов та визначено оптимальну товщину теплової ізоляції для кожної тарифної групи. Показано, що важливим фактором підвищення привабливості енергоощадних заходів може бути врахування супутніх екологічних вигод, фінансова оцінка яких внесена як складова дисконотованих витрат на опалення будинку. Врахування екологічної складової дозволить підвищити привабливість енергоощадних заходів з використанням під час утеплення кращих теплоізолювальних матеріалів та більшої товщини їх шару. Оскільки населення не є платником екологічного податку, частину витрат на утеплення з позитивним екологічним ефектом мала б компенсувати держава

ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИЧНОГО АУДИТУ БУДІВЕЛЬ, ПРИЄДНАНИХ ДО СИСТЕМ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Housing facilities and housing and communal services are one of the largest consumers of energy resources in Ukraine, also in this sector concentrated the greatest potential energy saving. The reason for the introduction of energy efficiency measures is an energy audit of the building. According to DSTU B V.2.2-39:2016 main characteristic of the building is energy needed to meet the demand for heating, hot water, air conditioning, ventilation and lighting. The same house as subscriber District Heating System characterized by maximum thermal power according DSTU V.2.5-39-2008. Defining these values are regulated by different regulations, using different approaches. Each approach has its advantages and disadvantages but between them is no formal relationship that would allow the coordinated use of these values.Житловий фонд та житлово-комунальне господарство є одними із найбільших споживачів енергетичних ресурсів в Україні, також у цьому секторі зосереджено найбільший потенціал енергозаощадження. Підставою для впровадження енергоощадних заходів є енергетичний аудит будівлі. Згідно з ДСТУ Б В.2.2-39:2016 основною характеристикою будівлі є кількість енергії, необхідної для задоволення попиту на опалення, гаряче водопостачання, кондиціонування, вентиляцію та освітлення. Той же будинок, як абонент системи централізованого теплопостачання, за ДБН В.2.5-39-2008 характеризується максимальним тепловим навантаженням. Визначення цих величин регламентовано різними нормативними документами, що використовують різні підходи. Кожен з підходів має свої переваги та недоліки, однак між ним відсутній формалізований зв’язок, який дозволяв би узгоджене використання цих величин

ПРОГРАМНА ТА АЛГОРИТМІЧНА ПІДТРИМКА ЕНЕРГЕТИЧНОГО АУДИТУ БУДІВЕЛЬ ТА ЇХ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ СЕРТИФІКАЦІЇ

The insufficient supply of Ukraine with its own energy resources determines the topicality of the reduction of energy consumption, in particular in the housing and communal sector. The important means, which are supposed to promote energy efficiency increasing, are energy passport and energy certificate. Their development requires an energy audit. The basis for carrying out the energy audit and drawing up an energy passport and an energy certificate is the current regulatory framework, which has undergone significant changes in recent years in order to adapt it to international regulatory framework. The changes form new requirements which the software of energy management should correspond to. The most significant changes are the transition to the estimation of energy efficiency of the building from the specific heat consumption for heating to the annual energy demand for heating, cooling and heat water supply and the need to calculate the energy demand according to the energy balances of all building zones. The changes are the basis for the formation of basic software objects such as building, building zone and energy balance. Next each basic object can be supplemented by other necessary components. This is illustrated in the article on an example of describing the several objects by UML-tools. It allows us to describe the relationships among objects in concepts of UML-scheme according to the properties of an object type. According to the capabilities of modern software the structure scheme of each application should contain subsystems as application software as information provision. The structure of such a structural-functional scheme includes both general-purpose subsystems of the lower level, as well as applications that provide the specialization of the software. According to the described structure the program “Energy efficient building”, which is part of the specialized package, is modernized in Lviv Polytechnic. The program allows performing the main tasks such as performance of energy audit of building, substantiation of system of energy-saving measures and drawing up of energy passport and energy certificate of building.Недостатня забезпеченість України власними енергоресурсами зумовлює актуальність потреби зменшення енергоспоживання, зокрема у житлово-комунальній сфері. Цьому повинні сприяти енергетичний аудит та енергетична паспортизація і сертифікація будівель згідно з чинною нормативною базою, яка в останні роки зазнала значних змін. Внесені зміни формують нові вимоги, яким повинне відповідати програмне забезпечення енергетичного менеджменту, та є основою для формування базових об’єктів програмного забезпечення, які надалі можна доповнювати іншими необхідними компонентами, що наведено у статті на прикладі опису цих об’єктів засобами UML. Також програмне забезпечення повинне містити підсистеми як нижнього рівня так і інформаційного забезпечення, які забезпечують спеціалізацію програмного пакету. Згідно описаної архітектури у Львівській політехніці було модернізовано програму «Енергоефективна будівля», що входить до складу спеціалізованого пакету. Ця програма дозволяє виконувати основні завдання виконання енергетичного аудиту будівель, обґрунтування системи енергоощадних заходів та розроблення енергетичного паспорту і енергетичного сертифікату будівлі

Using the Constant Current ‒ Constant Voltage Converters to Effectively Reduce Voltage Fluctuations in the Power Supply Systems for Electric Arc Furnaces

AC electric arc furnaces (EAFs) are among the most common technological units for making high-quality steel. The use of furnaces is promising in the future as the production volumes of electric steel increase. These furnaces are powerful electrical installations exposed to the dynamic, asymmetrical, and nonlinear load, which adversely affects the quality indicators of electricity supply. Typically, this negative impact is reduced by connecting EAFs to high power energy systems or, in most cases, by applying different types of static reactive power compensators. Such approaches require considerable investment in the development of the power system or in the equipment of compensatory installations whose rated capacity is several times higher than the capacity of the furnace transformer.These approaches aim to reduce the effects of negative impact. It is possible to achieve the greater effect of limiting the negative impact, at smaller investments, by using an alternative approach that aims directly at the source of the negative impact. The approach implementation implies forming an external characteristic of the EAF power supply. The characteristic should be rigid in current in the region of furnace operating modes from operational short circuit to the rated load. In the region of modes from the rated load to idling, this characteristic should be rigid in voltage. Underlying the formation of this characteristic is a resonance converter, which ensures almost a stable value of the arc current under the furnace operating modes.This study has confirmed the significant benefits of the proposed approach, which proves more effective in improving the quality of electricity in the network. This makes it possible to use EAFs in smaller power systems and ensure the development of the industry at a lower investmen