Разработка универсального экспериментального стенда для физического моделирования индукционно-резистивных систем нагрева

Максим [Maksim] Андреевич [A.] Федин [Fedin]; Мария [Mariya] Андреевна [A.] Булатенко [Bulatenko]; Александра [Aleksandra] Ильинична [I.] Василенко [Vasilenko]; Максим [Maksim] Леонидович [L.] Зотов [Zotov]; Елена [Elena] Викторовна [V.] Качалина [Kachalina]; Денис [Denis] Александрович [A.] Жгутов [Zhgutov]

doi:10.24160/1993-6982-2025-2-70-77

Максим Андреевич Федин
Мария Андреевна Булатенко
Александра Ильинична Василенко
Максим Леонидович Зотов
Елена Викторовна Качалина
Денис Александрович Жгутов

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2025-2-70-77

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.

Сведения об авторах

Максим Андреевич Федин

доктор технических наук, заместитель (по научной работе) заведующего кафедрой электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: FedinMA@mail.ru

Мария Андреевна Булатенко

кандидат экономических наук, доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ»

Александра Ильинична Василенко

инженер научно-исследовательского отдела «Теоретическое и экспериментальное исследование способов улучшения электрических и энергетических характеристик индукционно-резистивных систем обогрева промышленных трубопроводов и скважин» НИУ «МЭИ»

Максим Леонидович Зотов

студент НИУ «МЭИ»

Елена Викторовна Качалина

кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханики, электрических и электронных аппаратов НИУ «МЭИ»

Денис Александрович Жгутов

инженер научно-исследовательского отдела «Теоретическое и экспериментальное исследование способов улучшения электрических и энергетических характеристик индукционно-резистивных систем обогрева промышленных трубопроводов и скважин» НИУ «МЭИ»

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