Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamically Corrected Fast Estimators of Active and Reactive Power and Their Performance

Szafran J., Rosołowski E.

Present Problems of Power System Control

|

2018

|

Nr 9

47--57

EN

Development of several fast estimators of active and reactive power is presented. The estimators are considered from the point of view of the fast measurement of criteria values in power system automation devices. The main idea of the method is dynamical correction of transients realized thanks to recognition of fault instant and taking into consideration of post fault samples only. In the case of reactive power it is possible to get unique transient response and to realize dynamical correction. Increasing filter window starting from fault instant allows to get better accuracy of estimation in presence of noise. Having small noise it is possible to estimate the reactive power starting from one sample and the active power from two samples of increasing data window. The functions of dynamical correction can be calculated analytically or by using a digital simulation.

2

Wpływ rodzaju skratowania wież na ich nośność i mechanizm zniszczenia

Szafran J., Rykaluk K.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 4

110--111

PL

W artykule porównano eksperymentalne wyniki sił niszczących oraz mechanizmy zniszczenia dwóch wież tej samej wysokości 42 m (badania obiektów w skali naturalnej), ale o dwóch różnych typach skratowania ścian (typ pojedynczy i typ X). Na podstawie uzyskanych wyników sił niszczących i obserwacji mechanizmów zniszczenia stwierdzono, że mniejsze zużycie stali w wieży z pojedynczym skratowaniem powoduje znaczny spadek nośności w porównaniu z wieżą mającą skratowanie typu X.

EN

The main issue presented in the article is a comparison of the experimental failure loads for two steel lattice towers (two different bracing systems – K and X) with the height equal to 42 m. Paper presents experimental data obtained in full-scale pushover tests, where the mechanism of failure plays extremely important role. Experimental results allow to draw the conclusion that lower material consumption for the tower with K bracing system causes significant decrease of the overall carrying capacity comparing to the tower with the X bracing system.

3

Piana PUR i polimocznik – innowacyjne izolacje natryskowe

Matusiak A., Szafran J.

Inżynier Budownictwa

|

2018

|

nr 4

45--50

PL

Nowoczesne budownictwo generuje nowe i nieprzeciętne wymagania względem stosowanych materiałów budowlanych. Dotyczy to również wyrobów wykorzystywanych do izolacji termicznej, hydroizolacji oraz izolacji przeciwwilgociowej. Tu rozwiązaniem mogą być nowoczesne izolacje natryskowe w postaci piany PUR i polimocznika. W artykule zaprezentowano podstawowe ich właściwości, również w kontekście konkurencyjności w stosunku do tradycyjnych ich odpowiedników.

EN

Modern construction generates new and demanding requirements regarding building materials. This also applies to products used for thermal insulation, waterproofing and damp proofing. The solution here might be modern spray insulation in the form of PUR foam and polyurea. The article presents their basic properties, while emphasising their competitive advantage over their traditional counterparts.

4

Coupled finite volume and finite element method analysis of a complex large-span roof structure

Szafran J., Juszczyk K., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2017

|

Vol. 22, no. 4

995--1017

EN

The main goal of this paper is to present coupled Computational Fluid Dynamics and structural analysis for the precise determination of wind impact on internal forces and deformations of structural elements of a longspan roof structure. The Finite Volume Method (FVM) serves for a solution of the fluid flow problem to model the air flow around the structure, whose results are applied in turn as the boundary tractions in the Finite Element Method problem structural solution for the linear elastostatics with small deformations. The first part is carried out with the use of ANSYS 15.0 computer system, whereas the FEM system Robot supports stress analysis in particular roof members. A comparison of the wind pressure distribution throughout the roof surface shows some differences with respect to that available in the engineering designing codes like Eurocode, which deserves separate further numerical studies. Coupling of these two separate numerical techniques appears to be promising in view of future computational models of stochastic nature in large scale structural systems due to the stochastic perturbation method.

5

Bridges for pedestrians with random parameters using the stochastic finite elements analysis

Szafran J., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2017

|

Vol. 22, no. 1

175--197

EN

The main aim of this paper is to present a Stochastic Finite Element Method analysis with reference to principal design parameters of bridges for pedestrians: eigenfrequency and deflection of bridge span. They are considered with respect to random thickness of plates in boxed-section bridge platform, Young modulus of structural steel and static load resulting from crowd of pedestrians. The influence of the quality of the numerical model in the context of traditional FEM is shown also on the example of a simple steel shield. Steel structures with random parameters are discretized in exactly the same way as for the needs of traditional Finite Element Method. Its probabilistic version is provided thanks to the Response Function Method, where several numerical tests with random parameter values varying around its mean value enable the determination of the structural response and, thanks to the Least Squares Method, its final probabilistic moments.

6

Steel lattice tower under ultimate load – chosen joint analysis

Szafran J., Rykaluk K.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

199--210

EN

The main objective of the presented paper is to discuss chosen lattice tower joint behavior under structure ultimate load. Joint numerical modelling considerations are enriched with comparison to the full-scale tower pushover test results. Two independent load cases were examined: 1) where the L-sections (diagonal bracings) are loaded by the axial force only and that forces are applied in the center of the member cross section, 2) where the L-sections are loaded by the axial force and the bending moment that reproduce the effect of the eccentric connection to the gusset plates by the one leg of the angle section is added. Differences in equivalent stresses state for two independent design situations allow for conclusion that additional bending moments should be taken into account, especially for thin-walled members.

PL

Przedmiotem niniejszego opracowania jest analiza naprężeń wybranego węzła stalowej wieży kratowej, która podlegała obciążeniu niszczącemu. Przeprowadzona analiza numeryczna dotyczyła modelowania wybranego węzła konstrukcji – połączenie elementów skratowania wykonanych z kątowników nierównoramiennych z krawężnikiem wieży (stalowy pręt pełny o średnicy 100 mm). Charakterystyczną cechą wybranego połączenia jest zamocowanie kątowników skratowania do blachy węzłowej poprzez dwie śruby umiejscowione tylko na jednej półce kątowników. Przeprowadzono analizę obliczeniową dla dwóch niezależnych przypadków obciążeniowych: 1) sytuacja, w której elementy kątownikowe skratowania obciążone są jedynie siłami osiowymi (ściskającymi i rozciągającymi) przyłożonymi w środku ciężkości, 2) sytuacja, w której oprócz opisanego powyżej przypadku sił osiowych dodano momenty zginające wynikające wprost z mimośrodu obciążenia osiowego względem rzeczywistego miejsca zamocowania kątowników. Zaprezentowane rezultaty naprężeń zredukowanych dla każdej z analizowanych sytuacji obliczeniowych pozwalają na stwierdzenie, że należy brać pod uwagę dodatkowe momenty zginające powstałe w wyniku mimośrodowego zamocowania prętów kątownikowych – szczególnie, kiedy są to elementy cienkościenne. Co szczególnie istote z punktu widzenia praktyki inżynierskiej i badań naukowych, uzyskane wyniki zostały porównane z obserwacjami poczynionymi podczas testów eksperymentalnych polegających na kontrolowanym zniszczeniu konstrukcji wieżowej w jej skali naturalnej.

7

From full-scale testing of steel lattice towers to stochastic reliability analysis

Szafran J., Kamiński M.

Archives of Mechanics

|

2017

|

Vol. 69, nr 4-5

371--388

EN

Analysis of the steel lattice telecommunication structure exposed to the wind pressure, whose average value is treated as the Gaussian random variable. The Least Squares Method is provided here for symbolic recovery of the polynomial responses of this structure in addition to the given uncertainty source and it serves to the twentieth order perturbation-based approximations for the first four probabilistic moments and coefficients. Static numerical analysis has been carried out by the use of the incremental BFGS (Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno) procedure necessary for the so-called P-delta effect in steel structures, while the basic statistics of the ultimate limit state have been included into the formulas for the reliability indices of both first and second order. This study shows that the safety margin of such structures is definitely wider than it follows the basic Eurocodes statements, which means that designed durability period for these telecommunication structures is definitely longer.

8

Application of the Generalized Stochastic Perturbation Method in cable structures analysis

Szafran J.

Structure and Environment

|

2015

|

Vol. 7, no. 2

61--71

EN

The main focus of this paper is the presentation of the capabilities of the numerical analysis dedicated to cable structures affected by random parameters. The main tool of the analysis carried out is the Generalized Stochastic Perturbation Method. It allows to determine numerically the statistical data for horizontal reaction of a single cable with respect to random parameters, such as the modulus of elasticity of rope or the magnitude of loading. Central probabilistic moments of structure responses are calculated using the analytical approach to the determination of horizontal reactions of a single cable supported with a stochastic perturbation technique. The moments were obtained for random Young modulus and loading. In the analyses, computer algebra system MAPLE v.13 was applied. The computer application described in the paper may be utilized in reliability analysis of much more complex cable structures such as masts, girders, roofs or cable supported bridges.

9

Analytical determination of aerodynamic resistance of the skeletal telecommunication towers

Szafran J.

Structure and Environment

|

2015

|

Vol. 7, no. 1

5--14

EN

Computational determination of aerodynamic resistance for high truss structures like telecommunications towers is the subject of this study. Normalized procedures were presented with an example of an existing structure concerning the total wind coefficient. The results of calculations along with their broad elaboration and interpretation have been presented. Analyses and calculations were conducted for a tower of height equal to 84 metres and of a triangular cross section. The structure is characterized by round full rods as the legs of the tower and hot-rolled angle bars as the bracing. Two computational approaches were applied providing the results for each of them. The achieved results allow for stating that selection of a computational standard procedure should be adequate to an analysed structure and its characteristic features. The information included in the article is particularly useful in case of the determination of carrying capacity of existing tower structures on the basis of Eurocode standards.

10

The least squares stochastic finite element method in structural stability analysis of steel skeletal structures

Kamiński M., Szafran J.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2015

|

Vol. 20, no. 2

299--318

EN

The main purpose of this work is to verify the influence of the weighting procedure in the Least Squares Method on the probabilistic moments resulting from the stability analysis of steel skeletal structures. We discuss this issue also in the context of the geometrical nonlinearity appearing in the Stochastic Finite Element Metod equations for the stability analysis and preservation of the Gaussian probability density function employed to model the Young modulus of a structural steel in this problem. The weighting procedure itself (with both triangular and Dirac-type) shows rather marginal influence on all probabilistic coefficients under consideration. This hybrid stochastic computational technique consisting of the FEM and computer algebra systems (ROBOT and MAPLE packages) may be used for analogous nonlinear analyses in structural reliability assessment.

11

Badanie wpływu działania przełącznika zaczepów transformatora na stabilność napięciową

Brusiłowicz B., Szafran J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 3

90--93

PL

Artykuł dotyczy wpływu działania przełącznika zaczepów na wartość napięcia strony wtórnej transformatora oraz zapas stabilności napięciowej węzła odbiorczego. Na wstępie przedstawiono podstawowe informacje dotyczące stabilności napięciowej oraz przełącznika zaczepów. Wartość napięcia strony wtórnej transformatora może być regulowana wykorzystując przełącznik zaczepów. Regulacja ta powoduje również modyfikację parametrów modelu Thevenina widzianego z zacisków wtórnych. Zmiany tych parametrów odzwierciedlają zmiany warunków stabilności napięciowej. Przeprowadzono analizy symulacyjne tego wpływu a wybrane wyniki zaprezentowano w artykule.

EN

The paper concerns influence of transformer tap changer regulation on secondary voltage level and voltage stability margin of receiving node. At the beginning there are presented general information about voltage stability and tap changer. Voltage value of secondary terminals of transformer can be regulated using tap changer. This regulation also affects the calculation of Thevenin equivalent parameters seen from the secondary terminals. Changes of equivalent parameters cause a change of voltage stability conditions. Simulation studies of this influence have been done. Selected results are presented in the paper.

12

Voltage stability estimation of receiving node using approximate model

Brusilowicz B, Szafran J.

Present Problems of Power System Control

|

2014

|

Nr 5

44—54

EN

The paper presents approximate model for determining the voltage stability margin. In the first part, Thevenin model and equations describing this model e.g. stability limit are presented. Influence of load and system impedance changes on variations of node voltage are shown. Second part consist description of approximate model determination methods. For the analysis, the 14-bus IEEE model have been chosen. Basing on this model the impact of configuration changes on the Thevenin parameters of considered receiving nodes have been analysed. At the end, the possibilities of use of approximate model for determining the voltage stability margin are described.

13

Stochastyczna analiza drgań wymuszonych stalowych wież telekomunikacyjnych

Kamiński M., Szafran J.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 2

43--56

PL

Zasadniczym celem niniejszej pracy jest udokumentowanie analizy komputerowej drgań wymuszonych stalowych wież telekomunikacyjnych wywołanych porywami wiatru przy pomocy Stochastycznej Metody Elementów Skończonych. Metoda ta jest oparta o rozwinięcie wszystkich funkcji losowych w szereg Taylora ogólnego rzędu i wyznaczenie stochastycznej odpowiedzi konstrukcji na gaussowski wejściowy losowy parametr projektowy konstrukcji. Zagadnienie drgań wymuszonych jest rozwiązane numerycznie przy pomocy programu Metody Elementów Skończonych ROBOT Professional, natomiast funkcje odpowiedzi wyznaczono symbolicznie w środowisku algebry komputerowej MAPLE, gdzie zaimplementowano również algorytm wyznaczania charakterystyk losowych odpowiedzi konstrukcji. Deterministyczna postać funkcji odpowiedzi zostaje określona analitycznie z użyciem Metody Najmniejszych Kwadratów i ciągu rozwiązań MES wyznaczonych dla wejściowego parametru losowego zmieniającego wartość wokół swojej wartości oczekiwanej. Testowanym parametrem losowym jest średnia prędkość wiatru, którego ciśnieniem obciążamy modelowaną konstrukcję. Metodę zaproponowaną poniżej można z powodzeniem zastosować do obliczania wskaźnika niezawodności konstrukcji z parametrami losowymi poddanymi drganiom wymuszonym o zadanych deterministycznych widmach obciążeń.

EN

The main aim of this paper is a presentation of computational analysis of the forced vibration of the steel telecommunication tower resulting from the uncertain wind blows with the use of the Stochastic Finite Element Method. This approach is based upon the Taylor expansion with random coefficients of a general order for all input and output random functions and determination of the structural response related to some input Gaussian design parameter. The forced vibration problem is solved numerically by using the Finite Element Method system ROBOT Professional, while the response functions are determined symbolically in the environment of the program MAPLE, where all the probabilistic coefficients are additionally computed. Deterministic form of the response functions are derived analytically with the help of the Least Squares Method and the series of the FEM-based experiments provided for the several discrete values of the design parameter that fluctuates about its expected value. The basic random parameter considered here is mean velocity of the wind, whose pressure is applied on the tower skeleton. The method proposed in this elaboration may be successfully further applied for a determination of the reliability indices for various engineering structures exhibiting different random parameters and also with deterministic loading spectra.

14

Non-linear load model for the local stability studies

Solak K., Brusiłowicz B., Szafran J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 10

26-30

EN

This paper presents the non-linear load model which can be used to study the local stability of the power system node. There have been shown the initial assumptions and implemented functions. Model based on Thevenin theory allows to present set part of the power system as voltage source and series impedance. This approach lets perform simple analysis of the influence of the voltage regulation on the local stability margin. In addition prepared program can also plot PU, QU, SU and load curves for the graphical representation of the node condition.

PL

Artykuł prezentuje nieliniowy model obciążenia wykorzystany do badania stabilności lokalnej węzłów systemu elektroenergetycznego. Przedstawiono założenia wstępne oraz realizowane funkcje. Model bazując na teorii Thevenina pozwala zadany fragment systemu, zamodelować jako źródło oraz impedancję systemową. Podejście takie umożliwia przeprowadzenie prostej analizy wpływu regulacji napięcia na wartość zapasu stabilności. Program umożliwia również wykreślanie krzywych nosowych i krzywych typu obciążenia w celu graficznego przedstawienia stanu węzła.

15

Influence Of Transformer Tap Changer Operation On Voltage Stability

Brusiłowicz B., Szafran J.

Present Problems of Power System Control

|

2013

|

Nr 4

25--36

EN

The paper concerns influence of transformer tap changer regulation on secondary voltage level and voltage stability margin of receiving node. At the beginning there are presented general information about voltage stability and tap changer. Voltage value of secondary terminals of transformer can be regulated using tap changer. This regulation also affects the calculation of Thevenin equivalent parameters seen from the secondary terminals. Changes of equivalent parameters cause a change of voltage stability conditions. Simulation studies of this influence for various types of load have been done. Selected simulation results are presented in the paper. At the end there are placed conclusions from the performed studies.

16

A new method of the stability margin determination of a receiving node

Brusiłowicz B, Szafran J

Present Problems of Power System Control

|

2013

|

Nr 3

s. 75--82

EN

The paper concerns the problem of local voltage instability of the power system receiving node. There were presented bases of analysis of stability margin determination using Thevenin equivalent model. Basing on Thevenin model new method of stability margin calculation was developed. The method has been described in the article. Contrary to well known methods, presented algorithm does not use a derivates of measured parameters. The algorithm uses only the measured values of steady working points. The last part of paper contains an analysis of potential errors.

17

Modelowanie standardu Profibus w środowisku LabVIEW

Podlejski K., Szafran J.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2013

|

Vol. 69, nr 33

550--555

PL

Środowisko LabVIEW dostarcza podstawowych narzędzi do zaprojektowania modelowania standardu PROFIBUS takich jak PROFIBUS Master i Slave służących do wykonania polecenia zapisu i odczytu rejestrów wejściowych, i wyjściowych, obliczania sumy kontrolnej CRC czy zapisu pojedynczego rejestru. Rodzina PROFIBUS składa się z trzech wersji DP, PA i FMS różniących się zastosowaniem i wymaganiami dotyczącymi transmisji i bezpieczeństwa także typami wykorzystywanych ramek protokołu komunikacyjnego. W Profibus wykorzystuje się dwa odmienne podejścia do organizacji ruchu w sieci. Pierwszym jest protokół odpytywania, w którym kontrola dostępu do magistrali jest scentralizowana Metoda druga oparta jest o zasadę pierścienia logicznego (token passing).

EN

Modelled standard PROFIBUS of simulator mainPROFIBUS. Shown communication between master and slave devices. Describes the basic structure of the program, addressing the master and slave devices.

18

Voltage and local stability margin regulation of the receiving node

Brusiłowicz B., Szafran J.

Present Problems of Power System Control

|

2012

|

Nr 2

53-63

EN

Regulation methods of the receiving node voltage has been analyzed in the paper. There has been used Thevenin equivalent to develop, simulate and analyze these methods. The paper presents also an on-line method of Thevenin model parameters updating using local phasor measurements. Based on this model influence of the voltage regulation on the local stability margin of the receiving node has been analyzed. Three methods of voltage regulation: transformer tap changing, compensation of reactive power and under voltage load shedding have been examined.

19

Analiza stateczności stalowych wież telekomunikacyjnych o parametrach losowych

Kamiński M., Szafran J., Świta P.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Łódzka

|

2011

|

Z. 63

151-165

PL

Tematem pracy jest zastosowanie uogólnionej metody perturbacji stochastycznej do wyznaczenia probabilistycznych momentów obciążenia krytycznego stalowych wież telekomunikacyjnych. Obciążenia te wyznacza się przy pomocy Stochastycznej Metody Elementów Skończonych dla losowo określonych parametrów geometrycznych przekroju i modułu Younga stali konstrukcyjnej. Wykorzystując metodę funkcji odpowiedzi, oblicza się wartości oczekiwane i odchylenia standardowe sil krytycznych, które można wykorzystać przy montażu kolejnych urządzeń nadawczych, a także - do wyznaczania wskaźników niezawodności tych konstrukcji. Przeprowadzana analiza ma również na celu weryfikację wrażliwości konstrukcji na parametry projektowe przyjęte jako zmienne losowe.

EN

The main aim of this paper is the stability analysis of the steel telecommunication tower with random parameters using the Generalized Stochastic Finite Element Method. The Taylor expansion with random coefficients of nth order is used to express all random state parameters and to determine the basic probabilistic characteristics of the critical load. The Response Function Method assists to determine higher order partial derivatives of the structural response instead of the Direct Differentiation Method employed widely before and sufficient to assure high quality of the resulting moments. The magnitude of the critical force is examined in terms of random Young modulus as well as of the main structural members diameter to show how much extra load (in the new telecommunication equipment) may be applied in the future at this tower to prevent the structural failure. Further application of this methodology is seen in the reliability analysis and reliability-based topology optimization of such steel structures.

20

Determination of Thevenin's equivalent model at the receiving node

Brusiłowicz B., Szafran J.

Present Problems of Power System Control

|

2011

|

Nr 1

5-13

EN

This paper presents the properties of the equivalent Thevenin's model of a network as seen from a network receiving node. Such a simplified model can be applied in protective and preventive gear installed at the considered receiving node. Thevenin's circuit can be determined either from of the power system configuration diagram or by use of algorithm based on local current and voltage phas or measurements. Local measurements are used to calculate the derivative of apparent power against the voltage dS/dV. Paper describes the dS/dV algorithm accuracy tests according to the approximate angle of the series system impedance. An important problem of the Thevenin's model updating due to the changing configuration of power system is discussed in the paper. The advantages and disadvanges of both described methods are also presented.

PL

Artykuł przedstawia właściwości modelu Thevenina. Uproszczony model reprezentujący aktualną konfigurację systemu może mieć zastosowanie w automatyce zabezpieczeniowej oraz prewencyjnej montowanej w punkcie odbiorczym. Model Thevenina może być tworzony przy użyciu dwóch metod: korzystając z informacji o pełnej konfiguracji systemu oraz z algorytmu wyliczającego parametry modelu na podstawie pomiarów lokalnych fazorów napięć i prądów. Korzystając z pomiarów lokalnych, wyliczana jest pochodna mocy pozornej po napięciu &S/&V. Przeprowadzono testy dokładności algorytmu dS/dV w zależności od założonego kąta impedancji systemowej. Ważnym problemem, jaki jest poruszony w artykule jest aktualizacja modelu zgodnie ze zmieniającą się konfiguracją systemu elektroenergetycznego. Zmiany mogą być wywoływane zarówno stanami normalnej pracy, jak i awariami występującymi w systemie. Przedstawiono wady i zalety stosowania obu metod.