Разработка универсального экспериментального стенда для физического моделирования индукционно-резистивных систем нагрева
Ключевые слова:
электротехнологическая установка, индукционно-резистивные системы нагрева, экспериментальный стенд, симметрирующий трансформатор, электрообогрев, электрические характеристики
Аннотация
Рассмотрены разработка и реализация универсального экспериментального стенда для физического моделирования индукционно-резистивных систем нагрева (ИРСН) различных типов. Применение ИРСН является перспективным решением для повышения надежности и эффективности транспортировки жидких продуктов в условиях холодного климата. Созданный стенд позволяет проводить комплексные исследования электрических и энергетических характеристик ИРСН разных конструкционных исполнений (классических, многослойных, гофрированных и др.).
Дана конструкция стенда, включающая системы электропитания и управления, в том числе специальный симметрирующий трансформатор для балансировки однофазной нагрузки. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность стенда и его пригодность для исследования различных режимов работы ИРСН. Результаты исследований демонстрируют эффективность стенда в повышении точности математических моделей и ускорении процесса внедрения новых типов ИРСН. Таким образом, предложенные технические решения закладывают основу для создания более надежных и эффективных систем электрообогрева для промышленных трубопроводов.
Литература
1. Струпинский М.Л., Хренков Н.Н., Кувалдин А.Б. Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли. М. — Вологда: Инфра-Инженерия, 2023.
2. Кувалдин А.Б., Федин М.А. Теория индукционного нагрева: Ч. 1. Основные характеристики и расчет параметров электромагнитного поля. М.: Изд-во МЭИ, 2018.
3. Федин М.А. и др. Разработка математической модели электромагнитного поля и схемы замещения индукционно-резистивной системы нагрева для промышленных трубопроводов // Промышленная энергетика. 2023. № 12. С. 2—9.
4. Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023619476. Программа для расчёта индукционно-резистивной системы нагрева IRSN PRO / А.Б. Кувалдин и др.
5. Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023680160. Программа для расчёта электрических и энергетических характеристик многослойной индукционно-резистивной системы нагрева «IRSN Multilayer» / М.А. Федин и др.
6. Конесев С.Г., Хлюпин П.А. Инновационные электротехнологические системы обеспечения температурных режимов технологических трубопроводов // Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. 2019. № 1. С. 29—39.
7. Авдеев Б.А. Устранение несимметрии трехфазного напряжения с помощью твердотельного трансформатора в интеллектуальных сетях электроснабжения // Вестник МЭИ. 2021. № 4. С. 67—75.
8. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем электроснабжения с трехфазно-однофазными преобразователями // Вестник Иркутского гос. техн. ун-та. 2018. Т. 22. № 5. С. 122—133.
9. Федин М.А. и др. Разработка и моделирование специального симметрирующего трансформатора для питания индукционно-резистивной системы нагрева // Промышленная энергетика. 2024. № 2. С. 2—13.
10. Кувалдин А.Б. Электротехнологические установки и системы. М.: Изд-во МЭИ, 2023
---
Для цитирования: Федин М.А., Булатенко М.А., Василенко А.И., Зотов М.Л., Качалина Е.В., Жгутов Д.А. Разработка универсального экспериментального стенда для физического моделирования индукционно-резистивных систем нагрева // Вестник МЭИ. 2025. № 2. С. 70—77. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-2-70-77
---
Работа выполнена в рамках проекта «Разработка современных разветвленных скин-кабельных систем электрообогрева с цифровым двойником и пространственной цифровой системой термоконтроля» при поддержке гранта НИУ «МЭИ» на реализацию программы научных исследований «Приоритет 2030: Технологии будущего» в 2024 —2026 гг
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Strupinskiy M.L., Khrenkov N.N., Kuvaldin A.B. Proektirovanie i Ekspluatatsiya Sistem Elektricheskogo Obogreva v Neftegazovoy Otrasli. M. — Vologda: Infra-Inzheneriya, 2023. (in Russian).
2. Kuvaldin A.B., Fedin M.A. Teoriya Induktsionnogo Nagreva: Ch. 1. Osnovnye Kharakteristiki i Raschet Parametrov Elektromagnitnogo Polya. M.: Izd-vo MEI, 2018. (in Russian).
3. Fedin M.A. i dr. Razrabotka Matematicheskoy Modeli Elektromagnitnogo Polya i Skhemy Zameshcheniya Induktsionno-rezistivnoy Sistemy Nagreva dlya Promyshlennykh Truboprovodov. Promyshlennaya Energetika. 2023;12:2—9. (in Russian).
4. Svid-vo o Gos. Registratsii Programmy dlya EVM № 2023619476. Programma dlya Rascheta Induktsionno-rezistivnoy Sistemy Nagreva IRSN PRO. A.B. Kuvaldin i dr. (in Russian).
5. Svid-vo o Gos. Registratsii Programmy dlya EVM № 2023680160. Programma dlya Rascheta Elektricheskikh i Energeticheskikh Kharakteristik Mnogosloynoy Induktsionno-rezistivnoy Sistemy Nagreva «IRSN Multilayer». M.A. Fedin i dr. (in Russian).
6. Konesev S.G., Khlyupin P.A. Innovatsionnye Elektrotekhnologicheskie Sistemy Obespecheniya Temperaturnykh Rezhimov Tekhnologicheskikh Truboprovodov. Silovoe i Energeticheskoe Oborudovanie. Avtonomnye Sistemy. 2019;1:29—39. (in Russian).
7. Avdeev B.A. Ustranenie Nesimmetrii Trekhfaznogo Napryazheniya s Pomoshch'yu Tverdotel'nogo Transformatora V Intellektual'nykh Setyakh Elektrosnabzheniya. Vestnik MEI. 2021;4:67—75. (in Russian).
8. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie Sistem Elektrosnabzheniya s Trekhfazno-odnofaznymi Preobrazovatelyami. Vestnik Irkutskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2018;22;5:122—133. (in Russian).
9. Fedin M.A. i dr. Razrabotka i Modelirovanie Spetsial'nogo Simmetriruyushchego Transformatora dlya Pitaniya Induktsionno-Rezistivnoy Sistemy Nagreva. Promyshlennaya Energetika. 2024;2:2—13. (in Russian).
10. Kuvaldin A.B. Elektrotekhnologicheskie Ustanovki i Sistemy. M.: Izd-vo MEI, 2023. (in Russian)
---
For citation: Fedin M.A., Bulatenko M.A., Vasilenko A.I., Zotov M.L., Kachalina E.V., Zhgutov D.A. Development of a Universal Experimental Bench for Physical Modeling of Induction-resistive Heating Systems. Bulletin of MPEI. 2025;2:70—77. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-2-70-77
---
The Work was Carried Out within the Framework of the Project «Development of Modern Extensive Skin-cable Electric Heating Systems with a Digital Twin and a Spatial Digital Thermal Control System» with the Support of a Grant NRU MPEI for the Implementation of the Scientific Research Program «Priority 2030: Technologies of the Future» in 2024 — 2026
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
2. Кувалдин А.Б., Федин М.А. Теория индукционного нагрева: Ч. 1. Основные характеристики и расчет параметров электромагнитного поля. М.: Изд-во МЭИ, 2018.
3. Федин М.А. и др. Разработка математической модели электромагнитного поля и схемы замещения индукционно-резистивной системы нагрева для промышленных трубопроводов // Промышленная энергетика. 2023. № 12. С. 2—9.
4. Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023619476. Программа для расчёта индукционно-резистивной системы нагрева IRSN PRO / А.Б. Кувалдин и др.
5. Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023680160. Программа для расчёта электрических и энергетических характеристик многослойной индукционно-резистивной системы нагрева «IRSN Multilayer» / М.А. Федин и др.
6. Конесев С.Г., Хлюпин П.А. Инновационные электротехнологические системы обеспечения температурных режимов технологических трубопроводов // Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. 2019. № 1. С. 29—39.
7. Авдеев Б.А. Устранение несимметрии трехфазного напряжения с помощью твердотельного трансформатора в интеллектуальных сетях электроснабжения // Вестник МЭИ. 2021. № 4. С. 67—75.
8. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем электроснабжения с трехфазно-однофазными преобразователями // Вестник Иркутского гос. техн. ун-та. 2018. Т. 22. № 5. С. 122—133.
9. Федин М.А. и др. Разработка и моделирование специального симметрирующего трансформатора для питания индукционно-резистивной системы нагрева // Промышленная энергетика. 2024. № 2. С. 2—13.
10. Кувалдин А.Б. Электротехнологические установки и системы. М.: Изд-во МЭИ, 2023
---
Для цитирования: Федин М.А., Булатенко М.А., Василенко А.И., Зотов М.Л., Качалина Е.В., Жгутов Д.А. Разработка универсального экспериментального стенда для физического моделирования индукционно-резистивных систем нагрева // Вестник МЭИ. 2025. № 2. С. 70—77. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-2-70-77
---
Работа выполнена в рамках проекта «Разработка современных разветвленных скин-кабельных систем электрообогрева с цифровым двойником и пространственной цифровой системой термоконтроля» при поддержке гранта НИУ «МЭИ» на реализацию программы научных исследований «Приоритет 2030: Технологии будущего» в 2024 —2026 гг
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Strupinskiy M.L., Khrenkov N.N., Kuvaldin A.B. Proektirovanie i Ekspluatatsiya Sistem Elektricheskogo Obogreva v Neftegazovoy Otrasli. M. — Vologda: Infra-Inzheneriya, 2023. (in Russian).
2. Kuvaldin A.B., Fedin M.A. Teoriya Induktsionnogo Nagreva: Ch. 1. Osnovnye Kharakteristiki i Raschet Parametrov Elektromagnitnogo Polya. M.: Izd-vo MEI, 2018. (in Russian).
3. Fedin M.A. i dr. Razrabotka Matematicheskoy Modeli Elektromagnitnogo Polya i Skhemy Zameshcheniya Induktsionno-rezistivnoy Sistemy Nagreva dlya Promyshlennykh Truboprovodov. Promyshlennaya Energetika. 2023;12:2—9. (in Russian).
4. Svid-vo o Gos. Registratsii Programmy dlya EVM № 2023619476. Programma dlya Rascheta Induktsionno-rezistivnoy Sistemy Nagreva IRSN PRO. A.B. Kuvaldin i dr. (in Russian).
5. Svid-vo o Gos. Registratsii Programmy dlya EVM № 2023680160. Programma dlya Rascheta Elektricheskikh i Energeticheskikh Kharakteristik Mnogosloynoy Induktsionno-rezistivnoy Sistemy Nagreva «IRSN Multilayer». M.A. Fedin i dr. (in Russian).
6. Konesev S.G., Khlyupin P.A. Innovatsionnye Elektrotekhnologicheskie Sistemy Obespecheniya Temperaturnykh Rezhimov Tekhnologicheskikh Truboprovodov. Silovoe i Energeticheskoe Oborudovanie. Avtonomnye Sistemy. 2019;1:29—39. (in Russian).
7. Avdeev B.A. Ustranenie Nesimmetrii Trekhfaznogo Napryazheniya s Pomoshch'yu Tverdotel'nogo Transformatora V Intellektual'nykh Setyakh Elektrosnabzheniya. Vestnik MEI. 2021;4:67—75. (in Russian).
8. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie Sistem Elektrosnabzheniya s Trekhfazno-odnofaznymi Preobrazovatelyami. Vestnik Irkutskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2018;22;5:122—133. (in Russian).
9. Fedin M.A. i dr. Razrabotka i Modelirovanie Spetsial'nogo Simmetriruyushchego Transformatora dlya Pitaniya Induktsionno-Rezistivnoy Sistemy Nagreva. Promyshlennaya Energetika. 2024;2:2—13. (in Russian).
10. Kuvaldin A.B. Elektrotekhnologicheskie Ustanovki i Sistemy. M.: Izd-vo MEI, 2023. (in Russian)
---
For citation: Fedin M.A., Bulatenko M.A., Vasilenko A.I., Zotov M.L., Kachalina E.V., Zhgutov D.A. Development of a Universal Experimental Bench for Physical Modeling of Induction-resistive Heating Systems. Bulletin of MPEI. 2025;2:70—77. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-2-70-77
---
The Work was Carried Out within the Framework of the Project «Development of Modern Extensive Skin-cable Electric Heating Systems with a Digital Twin and a Spatial Digital Thermal Control System» with the Support of a Grant NRU MPEI for the Implementation of the Scientific Research Program «Priority 2030: Technologies of the Future» in 2024 — 2026
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
Опубликован
2024-12-16
Выпуск
Раздел
Электротехнология и электрофизика (технические науки) (2.4.4)
