Обоснование возможности коррекции угла сдвига фаз токов в обмотках трансформаторов электрооборудования систем водоснабжения и водоотведения
МУЛЮКОВ М.Ф., КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент МУЛЮКИН К.Н.
В настоящее время считается, что широко используемый подход к объяснению процессов намагничивания сердечника основан на том, что воздействие магнитодвижущей силы (МДС) вторичной обмотки на основной магнитный поток, порожденный током в первичной обмотке, можно объяснить с помощью правила Ленца, также потери в трансформа-торах связаны с переориентацией доменов в МП и характеризуются они током холостого хода, однако такой подход не объясняет физической сущности процессов.
Трансформатор является сложной электромагнитной системой, преобразующей электрическую энергию в энергию магнитного поля в первичной обмотке и наоборот – во вторичной обмотке. Процесс преобразования энергии связывается с изменением траекторий движения электронов в атомах веществ, участвующих в этом процессе. Причем чем более упрощено происходит это изменение, например посредством перехода от круговых орбит движения электронов к эллиптическим, тем меньше на это будет расходоваться энергии.
Под действием разности потенциалов круговые орбиты электронов, сжимаясь в эллиптические (по типу сжатия пружин), создают потенциальную энергию атомов, которая может быть возвращена обратно в цепь при устранении разности потенциалов. Если же речь идет о переменных токах в обмотках или переменных магнитных потоках в МП, создаваемых обеими обмотками с токами, то траектории движения электронов зависят от соотношения фаз токов первичной и вторичной обмоток. Для трансформатора необходимо и достаточно, чтобы ток во вторичной обмотке был в противофазе к току первичной обмотки. Это условие реально выполняется только для индуктивной нагрузки. Во всех остальных случаях, т.е. при резистивной, емкостной, резистивно-емкостной, резистивно-индуктивной, индуктивно-емкостной нагрузках, требуется коррекция фазового сдвига токов в целях снижения потерь.
УДК 541.13
Об оптимальном расстоянии между электродами коаксиального бездиафрагменного электролизера
МУРУНОВА В.В., СИТНИКОВ С.Ю., КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент СИТНИКОВ С.Ю.
В коаксиальном электролизере с растворимым анодом и узко-цилиндрическим центральным электродом, используемым в промыш-ленной технологии производства наноразмерных частиц [1], омические потери электроэнергии, вызванные падением напряжения в растворе электролита, могут составлять от 10 до 80 %, в зависимости от характера электрохимических процессов и геометрических размеров аппарата. Стремление максимально сократить потери путем уменьшения межэлект-родного расстояния ограничено несколькими факторами, одним из которых является снижение электропроводности раствора электролита, вызванное увеличением доли газовой фазы, заполняющей объем аппарата. При близком сближении электродов омические потери начинают расти из-за преобладания газовой фазы.
Представляет интерес нахождение оптимального расстояния междуэлектродного промежутка. Относительную проводимость электро-лита при наличии непроводящих включений шарообразной формы можно оценить эмпирической формулой, предложенной В.П. Машовцом [2]:
(1)
Здесь – относительное заполнение объема, равное отношению объема пузырьков газа к общему объему электролизера.
Проводимость электролита в стационарном режиме без учета газовой фазы равна
(2)
Здесь э – удельное сопротивление электролита.
Для формализации задачи будем рассматривать элементарный слой электролита объемом
(3)
Здесь r1 и r2 – радиусы внутреннего и внешнего электродов, координата z совпадает с продольной вертикальной осью аппарата.
Формулу (2) с учетом (1) и (3) можно записать в следующем виде:
(4)
Нахождение экстремума формулы (4) при заданном значении относительного заполнения газовой фазой позволяет определить соотношение r2/r1, при котором проводимость G максимальна, а потери электроэнергии минимальны.
Литература
1. Ситников С.Ю. Математическая модель коаксиального электролизера с существенно отличающимися размерами электродов / С.Ю. Ситников, А.Ф. Дресвянников, В.Ф. Сопин и др. // Изв. вузов. Проблемы энергетики. – 2000. – № 3/4. – 112 с.
2. Машовец В.П. Влияние непроводящих включений на электро-проводность электролита / В.П. Машовец // Журнал прикладной химии. – 1951. – Т. 24, вып. 4. – С. 353.
УДК 621.331