Уточнено математичну модель асинхронного двигуна (АД) з масивнимими елементами в магнітопроводі (МЕМ) ротора, в якій, на відміну від існуючих, вихрові струми еквівалентуються двома системами зосереджених струмів, обумовлених зміною потоку за тангенціальним і радіальним напрямками. Вперше одержано вирази для розрахунку параметрів еквівалентних контурів вихрових струмів, обумовлених зміною потоку за тангенціальним і радіальним напрямками, для АД з гладким масивним феромагнітним ротором (МФР); з МФР з короткозамкненою обмоткою (КЗО); з МЕМ ротора у вигляді фероклітки. Удосконалено вирази розрахунку реактивної потужності лобової ділянки контуру, що еквівалентує вихрові струми, які відрізняються від існуючих урахуванням нерівномірності розподілу струмів у лобовій частині ротора. Вперше зроблено кількісне оцінювання впливу електромагнітних процесів за основним потоком взаємної індуктивності у торцевих поверхнях МФР на характеристики режиму роботи АД. Вперше визначено закономірності зміни параметрів робочих режимів АД з тришаровим масивним ротором залежно від співвідношення його конструктивних параметрів.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена розробці удосконаленої автоматичної системи управління енергетичною установкою за рахунок введення в систему автоматичного управління модельно-орієнтованої інтелектуальної системи підтримки прийняття рішення для зниження аварійності внаслідок впливу "людського фактору".У першому розділі було проаналізовано склад, структури та можливості сучасних АСК енергетичною установкою з точки зору управління продуктивністю та безаварійністю відповідно до вимог з експлуатації суднових енергетичних установок на основі тих, що діють на суднах АСК та сучасних тенденцій до їх розвитку у таких виробників як SIEMENS та WOODWARD. Проаналізовано нормативні вимоги, які висунуті державними й міжнародними стандартами до суднових синхронних генераторних електроагрегатів змінного струму, що приводяться в обертання двигунами внутрішнього згоряння. Розглянуто основні причини аварій в енергетичних установках і вплив людського фактора на аварійність енергетичної установки та сучасні тенденції, пов'язані з дистанційним управлінням енергетичною установкою і концепція віртуального вахтового механіка. Також було розглянуто можливості застосування математичних моделей у складі автоматичної системи керування. У другому розділі було розроблено математичну модель автоматичної системи управління енергетичною установкою в перехідних і динамічних режимах, яка дала можливість оцінити якість перехідних процесів при дослідженні струмів, напруг, частоти обертання, активної і реактивної потужності в перехідних і динамічних режимах під час зміни режимів експлуатації. У третьому розділі розроблено структуру АСК з об'єктно-орієнтованою системою підтримки прийняття рішень. Обрано критерій для оцінки процесу включення генераторів в паралельну роботу. Запропоновані критерії дозволяють чисельно оцінити процес втягування генераторів в синхронізм. Визначено, що найбільш об'єктивним і зручним показником якості є площа під кривою частоти обертання ротора генератора. При застосуванні цього критерію частоту обертання можна не тільки розрахувати на моделі, а й виміряти на діючому агрегаті. Запропонований критерій дозволяє порівнювати між собою процеси включення в паралельну роботу, проводити оптимізацію конструктивних параметрів і способів управління синхронізацією генераторів. Уперше запропоновано метод формалізації задач керування, що складається з оцінки значень струмів, напруг, частоти обертання, розрахунку критерію для оцінки вмикання на паралельну роботу з урахуванням визначення продуктивності та безаварійності. Цей метод дозволяє формалізувати й оцінити наслідки змін експлуатаційних режимів за змодельованими параметрами до їх реальної появи в енергетичній установці, що дає можливість мінімізувати кількість аварійних режимів за рахунок передбачення параметрів установки в майбутньому і підвищити продуктивність за рахунок зниження аварійності. Також вперше запропоновано метод підвищення продуктивності і зниження аварійності за рахунок використання апарату нечіткої логіки, який може використовуватися на стадії експлуатації АСК енергетичною установкою, що дає можливість відпрацьовувати енергетичній установці будь-які дозволені режими. Обрано програмні засоби реалізації математичної моделі АСК суднової електроенергетичної установки. Створено комп'ютерну програму для дослідження режимів роботи суднової електроенергетичної установки. У четвертому розділі було проведено синтез системи підтримки прийняття рішень до складу суднової електроенергетичної установки, розглянуто можливі апаратні реалізації методів прийняття рішень для визначення можливості інтеграції розроблених методів. Було здійснено вибір і формування вхідних і вихідних лінгвістичних змінних для методів прийняття рішень та вибір алгоритму нечіткого висновку. Запропоновано метод прийняття рішення для оцінки впливу найімовірніших збурень на аварійність і продуктивність. Розраховані продуктивності при знеструмленнях під час рейсу та показано залежність продуктивності від кількості знеструмлень. На розробленому програмному пакеті з застосуванням розроблених методів були досліджені наступні режими роботи системи: включення активно-індуктивного навантаження потужністю, що дорівнює потужності генераторного агрегату; включення дизель-генераторів в паралельну роботу при збільшенні нечутливості регулятора частоти обертання; виникнення несправностей обладнання внаслідок пробоїв ізоляції і замикань; короткого замикання обмотки збудження. Запропоновано застосування системи для навчання й оцінки рівня знань морських фахівців.^UThe dissertation is devoted to development of an improved power plant automatic control system by introducing a model-oriented intelligent decision support system into the automatic control system to reduce accidents due to the influence of the “human factor”. The first section analyzes the composition, structure and capabilities of modern ACS power plant in terms of performance management and safety in accordance with the requirements for the operation of ship power plants based on ACS operating on ships and current trends in their development by manufacturers such as SIEMENS and WOODWARD. The normative requirements put forward by the state and international standards to the ship synchronous alternating current electric units, which are put into rotation by internal combustion engines, are analyzed. The main causes of accidents in power plants and the impact of the human factor on the failure of the power plant and current trends related to remote control of the power plant and the concept of a virtual shift mechanic are considered. Possibilities of application of mathematical models as a part of automatic control system were also considered. In the second section, a mathematical model of the automatic control system of the power plant in transient and dynamic modes was developed, which made it possible to assess the quality of transients in the study of currents, voltages, speed, active and reactive power in transient and dynamic modes. In the third section, the structure of ASC with an object-oriented decision support system is developed. A criterion for evaluating the process of including generators in parallel operation is chosen. Proposed criteria, that allows to calculate quantify the process of pulling generators into synchronization. It is determined that the most objective and convenient indicator of quality is the area under the frequency curve of the rotor of the generator. When applying this criterion, the speed can not only be calculated on the model, but also measured on the existing unit. The proposed criterion allows to compare the processes of inclusion in parallel operation, to optimize the design parameters and methods of control of generator synchronization. For the first time, a method of formalizing control problems is proposed, which consists of estimating the values of currents, voltages, speed, calculating the criterion for evaluating the connection to parallel operation, taking into account the definition of performance and safety. This method allows you to formalize and assess the effects of changes in operating modes on the simulated parameters before their actual appearance in the power plant, which allows you to minimize the number of emergency modes by predicting future parameters and increase productivity by reducing accidents. Also, for the first time, a method of increasing productivity and reducing accidents by using a fuzzy logic device, which can be used at the stage of operation of the ACS power plant, which allows the power plant to work out any permitted modes. The software means of realization of the mathematical model of ACS of the ship electric power installation are chosen. A computer program for studying the modes of operation of the ship's power plant has been created.In the fourth section, a synthesis of the decision support system for the ship's power plant was carried out, possible hardware implementations of decision-making methods were considered to determine the possibility of integration of the developed methods. The selection and formation of input and output linguistic variables for decision-making methods and the choice of fuzzy inference algorithm were presented. A decision method is proposed to assess the impact of the most likely disturbances on accidents and performance.Performance at power outages during the flight is calculated and the dependence of productivity on the number of power outages is shown.The following operating modes of the system were investigated on the developed software package with the use of the developed methods: - inclusion of active-inductive load with a power equal to the power of the generator unit;- inclusion of diesel generators in parallel work at increase of insensitivity of the regulator of frequency of rotation; occurrence of equipment malfunctions due to insulation breakdowns and short circuits; short circuit of the excitation winding. The application of the system for training and assessment of the level of knowledge of marine specialists is proposed.

Розв'язано задачу удосконалення трифазних трансформаторів (ТТ) просторових електромагнітних систем (ПЕМС). Розглянуто технічні рішення та виконано систематизацію ПЕМС з використанням запропонованих ознак твірних поверхонь (ТП) обмоткових вікон і стрижнів (плоских пересічних, циліндричних і плоских паралельних), а також на підстві аналізу конструктивно-технологічних особливостей магнітопроводів, стосовно яких визначено допоміжні ознаки досконалості. Показано, що максимальними можливостями та кількістю варіантів виконання активної частини (АЧ) відрізняються нові нетрадиційні ПЕМС з паралельними ТП. Розроблено метод порівняльного аналізу конструктивних схем ПЕМС, базуючись на кількісних показниках технічного рівня (маси АЧ та її вартості, сумарних втрат, застосування електротехнічної сталі під час виробництва магнітопроводу, використання контурного об'єму АЧ), спеціальних цільових функцій геометричної оптимізації АЧ та допоміжних цільових функцій геометричної оптимізації АЧ, а також допоміжних ознак досконалості магнітопроводів. Досліджено залежності основних кількісних показників (відповідно до маси АЧ, вартості АЧ й основних втрат) ТТ зі стиковими просторовими магнітопроводами від виду конструктивної схеми (ознаки ТП) і геометричних співвідношень АЧ. Запропоновано конструкторсько-технологічні рішення та показано можливості підвищення технічного рівня, потужності у одиниці об'єму та межової потужності ПЕМС ТТ за використання магнітопроводів з паралельними ТП.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та засоби автоматизованого вимірювання параметрів і характеристик нейтральних реле залізничної автоматики першого класу надійності. Запропоновано математичну модель електромеханічних процесів, що тривають в електромагнітних реле першого класу надійності з урахуванням особливостей їх конструкції. Наведено методи автоматизованого визначення положення якоря за значенням індуктивності обмотки реле та за значенням магнітного опору повітряного зазору між якорем і осердям реле, а також метод автоматизованого визначення контактного тиску. Дані методи дозволяють визначити механічні параметри реле без зняття кожуха. Розроблено методи й алгоритми автоматизованого вимірювання електричних ї часових параметрів реле залізничної автоматики.

  Скачати повний текст

Об’єктом дослідження є процеси у магнітних системах з нелінійними феромагнітними елементами. Метою роботи є удосконалення методу інтегральних рівнянь для розрахунку неоднорідних магнітних полів у нелінійних середовищах в напрямі зменшення кількості складових у ядрах інтегральних рівнянь, які містять функцію градієнту від магнітної проникності, та подальшого явного виразу цієї функції через густину джерел магнітного поля, та застосування цих підходів для розрахунку магнітних систем конкретних електротехнічних пристроїв. Методи дослідження: вирішення поставлених у роботі завдань здійснювалося методами, що базуються на використанні теорії електромагнітного поля, векторного аналізу, концепції вторинних джерел, теорії інтегральних рівнянь, теорії апроксимації, теорії чисельного інтегрування, чисельного розв’язання систем інтегральних рівнянь, чисельного розв’язання систем лінійних алгебраїчних рівнянь. Теоретичні та практичні результати і новизна: отримав подальший розвиток метод інтегральних рівнянь для розрахунку характеристик магнітного поля в нелінійних середовищах в напрямі зменшення кількості складових у ядрах інтегральних рівнянь, які містять функцію градієнту від магнітної проникності, та подальшого явного виразу цієї функції через густини джерел магнітного поля, що дає змогу замінити процедуру чисельного диференціювання при апроксимації функції градієнту від магнітної проникності на процедуру чисельного інтегрування, що має суттєве значення для підвищення точності розрахунку ядер інтегральних рівнянь в методі інтегральних рівнянь. Розроблено нову математичну модель і відповідний розрахунковий метод для чисельного розрахунку магнітного поля в безколекторному двигуні постійного струму з неявнополюсним гладким статором, що містить тонкі феромагнітні перекладки між обмоткою статора і зазором між статором та явнополюсним ротором з постійними магнітами, що дозволяють враховувати нелінійні властивості феромагнітних елементів магнітної системи двигуна. Предмет і ступінь впровадження: практичне значення для електротехнічної галузі має запропонований алгоритм розрахунку магнітного поля в безколекторному двигуні постійного струму з неявнополюсним гладким статором, що містить тонкі феромагнітні перекладки між обмоткою статора і зазором між статором та явнополюсним ротором з постійними магнітами, що дозволяє враховувати нелінійні властивості феромагнітних елементів магнітної системи двигуна. На основі нього написано програму мовою FORTRAN, яка дозволяє за відомими вхідними даними (геометричні параметри системи, електрофізичні параметри матеріалів, характеристики постійних магнітів, струму у обмотках) розрахувати магнітне поле у робочому зазорі електричного двигуна та провести оптимізацію за обраними критеріями. Ефективність впровадження: розроблено методику розрахунку функції градієнта від магнітної проникності з урахуванням явного представлення напруженості магнітного поля через густини магнітних зарядів, що дозволило процес її апроксимації скінченновимірним аналогом виконати інтегруванням за джерелами поля, що дозволило зменшити похибку її апроксимації на відміну від процедури чисельного диференціювання безпосередньо функції магнітної проникності. Сфера використання: для розвитку методів розрахунку електромагнітних полів та має важливе значення для галузі теоретична електротехніка.^UThe object of research is the processes in magnetic systems with nonlinear ferromagnetic elements. The purpose of the work is improvement of the method of integral equations for the calculation of heterogeneous magnetic fields in nonlinear media in the direction of reducing the number of components in the cores of integral equations that contain the function of the gradient from the magnetic permeability, and the subsequent explicit expression of this function through the density of the sources of the magnetic field, and the application of these approaches for the calculation of magnetic systems specific electrical devices. Research methods: the solution of the tasks set in the work was carried out by methods based on the use of the theory of the electromagnetic field, vector analysis, the concept of secondary sources, the theory of integral equations, the theory of approximation, the theory of numerical integration, numerical solution of systems of integral equations, numerical solution of systems linear algebraic equations. Theoretical and practical results and novelty: the method of integral equations for calculating the characteristics of the magnetic field in non-linear media was further developed in the direction of reducing the number of components in the cores of the integral equations, which contain the function of the gradient from the magnetic permeability, and the further explicit expression of this function through the densities of the sources of the magnetic field , which makes it possible to replace the procedure of numerical differentiation when approximating the gradient function from the magnetic permeability with the procedure of numerical integration, which is of significant importance for increasing the accuracy of the calculation of the kernels of integral equations in the method of integral equations. A new mathematical model and corresponding calculation method for the numerical calculation of the magnetic field in a collectorless DC motor with an implicit-pole smooth stator containing thin ferromagnetic transitions between the stator winding and the gap between the stator and an explicit-pole rotor with permanent magnets, which allow taking into account the nonlinear properties of the ferromagnetic elements of the magnetic field, have been developed engine systems. Subject and degree of implementation: the proposed algorithm for calculating the magnetic field in a collectorless DC motor with an implicit-pole smooth stator, which contains thin ferromagnetic transitions between the stator winding and the gap between the stator and an explicit-pole rotor with permanent magnets, is of practical importance for the electrical engineering industry, which allows taking into account nonlinear properties ferromagnetic elements of the magnetic system of the engine. Based on it, a program was written in the FORTRAN language, which allows you to calculate the magnetic field in the working gap of the electric motor based on the known input data (geometric parameters of the system, electrophysical parameters of materials, characteristics of permanent magnets, current in the windings) and carry out optimization according to the selected criteria. Effectiveness of implementation: a technique for calculating the gradient function from the magnetic permeability was developed, taking into account the explicit representation of the magnetic field strength through the density of magnetic charges, which allowed the process of its approximation by a finite-dimensional analogue to be performed by integration over the field sources, which allowed to reduce the error of its approximation, in contrast to the procedure of numerical differentiation of the function directly magnetic permeability. Field of use: for the development of methods of calculating electromagnetic fields and theoretical electrical engineering is important for the field.

Дисертаційна робота присвячена удосконаленню системи форсованого керування моностабільного електромагніта вакуумного контактора низької напруги за допомогою електронної системи для підвищення надійності (безвідмовності) роботи і терміну служби пристрою при експлуатації, а також удосконаленню конструкцій газорозподільних клапанів ракет-носіїв в умовах форсованих режимів за рахунок обґрунтованих технічних рішень та рекомендацій.Об'єкт дослідження – електромагнітні, теплові стаціонарні і нестаціонарні процеси у колах шунтових обмоток моностабільних електромагнітів та колах пристрою форсованого керування цими обмотками.Предмет дослідження – пристрій для форсованого керування моностабільним електромагнітом вакуумними контакторами; моностабільний електромагніт газорозподільних клапанів ракет-носіїв.Розглянута та досліджена електромеханічна система форсованого керування з пусковими та утримуючими шунтовими обмотками моностабільним електромагнітом серійного триполюсного вакуумного контактора КВТн-250/1,14 науково-виробничого підприємства «Електродинаміка». Запропоновано напівпровідникову систему форсованого керування. Удосконалено і досліджено математичну модель динаміки форсованої електромагнітної системи; математичну модель стаціонарного нагріву шунтових обмоток вакуумних контакторів та математичну модель форсованого нагріву шунтової обмотки газорозподільних клапанів ракет-носіїв. Розроблено дослідний зразок напівпровідникового пристрою форсованого керування моностабільним електромагнітом вакуумного контактора та проведено експериментальні дослідження процесів в ньому.Результати дисертаційної роботи використані у виготовленні вакуумних контакторів КВТн-250/1,14 Науково-виробничим підприємством «Електродинаміка» (Харків), в яких було встановлено розроблені в НТУ"ХПІ" нові напівпровідникові форсовані системи керування моностабільним електромагнітом; при проектуванні вакуумних контакторів середніх напруг ТОВ "АВМ АМПЕР" (Кременчук); при проектуванні швидкодіючих електромагнітів броньового типу з якорем, що втягується, що використовуються у газорозподільних клапанах Державним підприємством «Конструкторське бюро «Південне» ім. М.К. Янгеля» (Дніпро).^UThe dissertation is devoted to the improvement of the forced control system of the low voltage vacuum contactor monostable electromagnet with the help of the electronic system in particular regarding increase of the reliability (failure-free operation) and service life of the device, and also improvement of the designs of the gas distribution valves of launch vehicles in the conditions of the forced modes due to the proved technical solutions and recommendations.The object of research – electromagnetic, thermal stationary and transient processes in the circuits of shunt windings of monostable electromagnets and circuits of the device of forced control of these windings.The subject of research – a device for forced control of a monostable electromagnet of vacuum contactors; monostable solenoid of gas distribution valves of launch vehicles.The electromechanical system of forced control with starting and holding shunt wind-ings for a monostable electromagnet of serial three-pole vacuum contactor KVTn-250/1,14 of Research and Production Enterprise "Electrodynamics" is considered and experimental investigations of processes in it are carried out. An improved semiconductor system of forced control is proposed. The mathematical model of the dynamics of the forced electro-magnetic system of vacuum contactors is improved and investigated. The mathematical model of stationary heating of shunt windings of vacuum contactors is improved and investigated. The mathematical model of forced heating of the shunt winding of the gas distribution valves of launch vehicles is improved and investigated. A prototype of a semiconductor device of forced control for a monostable electromagnet of a vacuum contactor is developed and experimental studies of processes in it are carried out.The results of the dissertation were used in the manufacture of vacuum contactors KVTn-250 / 1,14 Research and Production Enterprise "Electrodynamics" (Kharkov), which were installed developed in NTU "KhPI" novel semiconductor forced control systems for monostable electromagnet; when designing vacuum contactors of average voltages of LLC AVM AMPER (Kremenchuk); in the design of high-speed electromagnets of the armor type with a retractable armature, used in gas distribution valves by the State Enterprise "Design Bureau" South "them. M.K. Yangel ”(Dnipro).

Одержано узагальнені аналітичні залежності, що зв'язують енергетичні характеристики асинхронного електроприводу (АЕП) з моментом навантаження та прикладеною напругою. Вперше сформульовано аналітичний вираз для визначення заощадженої електроенергії, що дозволяє оцінювати ефективність вжитих заходів енергозбереження. Розроблено новий спосіб керування АЕП з регулюванням напруги, що забезпечує автоматичне встановлення під час зміни моменту навантаження оптимального режиму роботи асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором (АД) за критерієм максимуму заощадженої електроенергії. З метою оптимізації процесу енергозбереження обгрунтовано доцільність використання секціонування фаз статорної обмотки АД з полюсоперемиканням та без нього. Вперше визначено принцип регулювання, за якого вихідна напруга тиристорного перетворювача інваріантна фазі струму статора асинхронного двигуна, що дозволяє виключити дію позитивного внутрішнього зворотного зв'язку та гарантувати стійку роботу електропривода.

  Скачати повний текст

Удосконалено математичне представлення розподілу векторного магнітного потенціалу та магнітних потоків розсіювання в обмотувальному вікні магнітних систем з осьовою симетрією, яке дозволяє врахувати несиметрію магнітних полюсів відносно робочого проміжку. Розвинуто енергетичний метод визначення тягового зусилля у броньових електромагнітах шляхом уточнення потокозчеплення магнітного потоку з бокової поверхні якоря електромагніта з обмоткою намагнічування як функції геометричних розмірів електромагнітної системи та параметрів обмотки намагнічування, який передбачає врахування неоднорідності потоків розсіювання. Розвинуто теорію магнітного розрахунку броньових електромагнітів за еквівалентною схемою заміщення шляхом використання одноконтурної схеми заміщення з застосуванням аналітичного опису розподілу магнітних потоків розсіювання, яка дозволяє більш точно враховувати цей розподіл у порівнянні з існуючими методами. Теоретично показано й експериментально доведено, що запропонована методика розрахунку тягового зусилля броньового електромагніта дає змогу визначати тягове зусилля з урахуванням потоків розсіювання та магнітного стану сталі магнітопроводу у широкому діапазоні зміни робочих проміжків.

  Скачати повний текст

Досліджено розвиток теорії індукційних реостатів (ІР), які включаються в коло фазної обмотки ротора асинхронних двигунів. Екрани ІР представлено одновитковими короткозамкненими обмотками з активними опорами, власними та взаємними індуктивностями. Розроблено фізичні та математичні моделі у вигляді диференціальних рівнянь, які доведено до розв'язання класичним і числовим методами. Запропоновано нові методики експериментального та розрахункового визначення електромагнітних параметрів залежно від частоти та величини напруги, що підводиться. Встановлено зміну величини власної індуктивності обмотки у разі внесення в її поле додаткової обмотки. Введено нове поняття коефіцієнта ефективності активного опору.

  Скачати повний текст

Запропоновано для використання за умов гідротурбінних лабораторій метод зниження похибки виміру витрати рідини у проточній частині, обумовленої пульсаціями потоку у трубопроводах випробувальних стендів. Показано вплив перехідних процесів в обмотках електромашинного гальма модельних установок на вибір часу початку виміру обертального моменту на валу моделей гідравлічних машин (МГМ). Одержано аналітичну залежність часу заспокоєння системи гідравлічна машина - електромашинне гальмо від зміни витрати рідини, механічної й електромагнітної постійної часу системи та постійної часу відкриття направляючого апарата. Проведено аналіз похибок, спричинених використанням математичних методів визначення середньоінтегральних значень гідравлічних параметрів МГМ, та з'ясовано методи, які обумовлюють найменшу похибку. Розроблено методику вибору частоти опитування витратовимірних пристроїв залежно від відносної амплітуди коливання витрати рідини та частоти її коливання. Сформульовано визначення еквівалентного часу заповнення вимірювального бака для градуювання витратовимірних пристроїв з урахуванням профілю вхідного потоку.

  Скачати повний текст

Визначено параметри приводних електромагнітів постійного струму з поперечним рухом якоря для контакторів змінного струму серії КМ26 з метою зниження енергоспоживання і витрат активних матеріалів (обмотувального проводу та постійного магніту - в електромагнітах з магнітним залипанням), що призводить до зменшення маси і габаритів електромагніта. Розроблено нові технічні рішення приводних електромагнітів постійного струму з поперечним рухом якоря, зокрема, з феромагнітними шунтами у робочих зазорах, з магнітним залипанням, системи управління змінним струмом електромагнітами з магнітним залипанням. Наведено рекомендації щодо вибору раціональних параметрів магнітних систем та обмоткових даних електромагнітів з поперечним рухом якоря.

  Скачати повний текст

Удосконалено методику діагностування пошкоджень статорних обмоток асинхронних двигунів (АД). Вперше встановлено залежності, які дозволяють визначити кути зсуву фаз між струмами фазних обмоток статора у разі обриву паралельної гілки статорної обмотки за величиною моменту опору на валу двигуна. Вперше виявлено залежності, що дозволяють визначити кути зсуву фаз між струмами фазних обмоток статора за величинами діючих значень струмів і кількості замкнених витків у разі міжвиткового замикання в обмотці статора для з'єднання обмоток за схемою "трикутник" і "зірка" з двома паралельними гілками у кожній фазній обмотці статора. Розроблено новий метод діагностування статорних обмоток АД, що дозволяє виявити обриви та міжвиткові замикання за сталого режиму роботи двигуна шляхом контролю діючих значень і кутів зсуву фаз між струмами фаз статора. Як показник відхилення від нормального режиму роботи запропоновано використовувати різницю потенціалів між штучною нульовою точкою та нульовою точкою обмоток двигуна. Запропоновані методи діагностування пошкоджень статорних обмоток АД впроваджено на ТОВ "Краматорський цементний завод - Пушка" та АТ "Новокраматорський машинобудівний завод".

  Скачати повний текст

Вперше запропоновано методику урахування пускового шару у верхній частині стрижня литої мідної короткозамкненої обмотки ротора в математичних моделях електромеханічних процесів АД малої потужності. Особливістю методики є диференційний підхід до явища витиснення струму в анізотропному середовищі. Розвинуто спосіб визначення еквівалентного ефективного значення пускового струму АД в повторно-Короткочасному режимі роботи S4 у разі багатократних пусків, який відрізняється врахуванням стохастично мінливого моменту опору механізму. Уточнено електромеханічний розрахунок для вибору оптимальної величини електропровідності пускового шару анізотропного стрижня литої мідної клітки ротора. Розроблено методику проектування ротора АД малої потужності вибухо-захищеного виконання з урахуванням вибору геометрії пазів з анізотропними стрижнями литої мідної клітки та визначення електромагнітних параметрів машини.

  Скачати повний текст

Показано можливість підвищення компактності та зниження матеріалоємності трифазних трансформаторів (ТТ) малої і середньої потужності на основі симетричної просторової електромагнітної системи (ЕМС) за умови використання принципу паралельності стінок обмоткових вікон. Виконано порівняльний аналіз вказаної ЕМС з планарною системою за принципом електромагнітної еквівалентності. Отримано математичну модель (ММ), що дозволяє визначити головні розміри та геометричні співвідношення ЕМС ТТ з варіантами запропонованих витих просторових магнітопроводів (ВПМ) з шестигранним і тригранним внутрішніми контурами ярма. Розроблено спрощену ММ якісного аналізу особливостей розподілу магнітного поля в елементах ВПМ, наведено методику розрахунку магнітного кола, що враховує вказані особливості. Розглянуто особливості розподілу теплового поля обмоток просторової ЕМС з ВПМ та запропоновано технічні рішення щодо інтенсифікації тепловідводу.

  Скачати повний текст

Запропоновано вирішення науково-прикладної проблеми розвитку основ теорії та підвищення точності розрахунку електромагнітних елементів пристроїв пригнічення вищих гармонік струму - трансформаторів, автотрансформаторів і реакторів шляхом обліку впливу гармонійних складових струму та магнітного потоку в обмотках і магнітопроводах, обгрунтовано принципи їх розробки та проектування. Встановлено, що нелінійні навантаження, зокрема, зварювальне устаткування, негативно впливають на електричну мережу, зокрема, генеруть у ній вищі гармоніки струму, для пригнічення яких доцільно застосовувати сучасні індуктивно-ємнісні, трансформаторні й автотрансформаторні фільтри вищих гармонік струму. Для розрахунку та поектування електромагнітних елементів фільтрів удосконалено теорію та методи багатокритеріальної оптимізації трансформаторів і реакторів з визначенням їх найкращого варіанту. Обгрунтовано теорію та методи розрахунку електромагнітних та енергетичних параметрів цих пристроїв - індуктивностей, втрат в обробках і магнітопроводах за наявності вищих гармонік струму та магнітного потоку, струму холостого ходу сучасних трансформаторів зі стиковим магнітопроводом. Запропоновано аналітичні методи розрахунку теплових параметрів трансформаторів і реакторів. Наведено рекомендації щодо використання розроблених методів для розрахунку, проектування та створення в Україні сучасного конкурентоспроможного на світовому ринку енергозберігального обладнання, що підвищує якість електричних мереж живлення та зменшує втрати у мережах та обладнанні.

  Скачати повний текст

Розроблено та теоретично обгрунтовано моделі та методи розв'язання прикладних задач міцності складних конструкцій тороїдальних магнітних систем електрофізичних установок, базуючись на теорії термопружності та методу скінченних елементів (МСЕ), що дозволяє здійснити розрахунки напружено-деформованого стану (НДС) з урахуванням контактних взаємодій та порушень суцільності соленоїдів, обмоток, котушок, їх оптимального проектування за міцнісними критеріями. Для гвинтових систем розроблено числово-аналітичний метод розв'язання задачі теорії термопружності з урахуванням умов періодичності для зміщень за випадків лінійної та кільцевої періодичностей. У даному методі використано числово-аналітичний підхід до побудови геометричних і скінченноелементних моделей і МСЕ. Розроблено метод введення розрізів у схемі МСЕ для моделювання тріщин, побудований на перетвореннях матриць жорсткості скінченних елементів (СЕ) навколо поверхні тріщини та на створеній базі вироджених СЕ. Узагальнено модель плоского напруженого стану для випадку багатошарової пластини з порушеннями міжшарового зв'язку. Розв'язано числово й аналітично контактні задачі для складених циліндрів з системою крізних радіальних і гвинтових розрізів, в яких досліджено втрату цілісності конструкцій та визначено область її виявлення. Побудовані методи застосовано для розв'язання зазначених прикладних задач. Розроблено метод оптимального проектування тороїдальних соленоїдів з варіюванням параметрів геометрії та термосилового навантаження за критеріями пластичності та цілісності. З використанням формулювання задачі нелінійного програмування узагальнено метод для випадку мультирежимного стану з групою температурних полів. За різних критеріїв та режимів одержано її оптимальні розв'язки. Досліджено НДС плоских багатошарових котушок з конструктивним розшаруванням та розв'язано задачу оптимізації розшарування для зниження напружень. Оцінено міцність міжшарової та трубчастої ізоляції у постановках вісесиметричної та плоскої контактної задачі теорії пружності. Вивчено напружений стан і контактні явища в системі котушок композитної структури токамака за двовимірними моделями - вісесиметричною та плоскою. Сформульовано критерій оптимізації об'ємних електродинамічних сил у гвинтових обмотках торсатрона та визначено оптимальне, самоврівноважене навантаження, що мінімізує напруження. Досліджено закономірності впливу розшарувань у структурі обмотки на напружений стан.

  Скачати повний текст

Дисертація направлена на вирішення актуального наукового завдання збереження енергетичних і матеріальних ресурсів при виробництві однофазних індукційних статичних пристроїв малої і середньої потужності загального призначення, а також спеціальних компактних трансформаторів, що застосовуються для вбудовування в циліндричні і сферичні оболонки обмеженого діаметру.Виконано аналіз відомих конструкції електромагнітних систем індукційних статичних пристроїв та запропоновані технічні рішення їх удосконалення заміною традиційних прямокутних утворюючих контурів стрижнів та обмоткових котушок на шестигранні, а також використанням просторової тристрижневої структури магнітопроводу. Для вирішення завдань практичного використання нових технічних рішень однофазних індукційних статичних пристроїв розроблені математичні моделі, що дозволяють виконати порівняльний аналіз електромагнітних систем при дотриманні принципу електромагнітної еквівалентності. Вказаний аналіз виконується узагальненим методом безрозмірних показників технічного рівня і відносних (безрозмірних) керованих змінних. Набули подальшого розвитку методи структурного синтезу однофазних електромагнітних систем з прямокутними перерізами стрижневих частин магнітопроводів. Вперше розроблені проектні моделі показників технічного рівня стрижневої, броньової і тороїдної однофазних електромагнітних систем з шестигранними перерізами стрижневих частин магнітопроводів. Вперше розроблені проектні моделі показників технічного рівня різновидів однофазних просторових електромагнітних систем з чотириконтурним і трисекційним магнітопроводами відповідно з розташуванням ярем та стрижнів ортогонально і під кутами 60°. Також вперше отримані узагальнені значення змін показників технічного рівня варіантів однофазних статичних електромагнітних систем при структурно-геометричних перетвореннях витих магнітопроводів в відомих діапазонах співвідношень вартості електротехнічної сталі і обмоткової міді та проектних електромагнітних навантажень. Визначено, що при застосуванні шестигранних перерізів стрижнів зміна значення маси, вартості і втрат активної потужності в традиційних структурах магнітопроводів електромагнітних систем відповідних аналогів з прямокутними перерізами стрижнів покращується в межах декількох відсотків. Застосування варіантів радіальної тристрижневої структури з прямокутними і шестигранними перерізами стрижнів покращує вказані показники відносно базового стрижневого аналогу відповідно на (7,6…8,1) %, (6,2…6,9) % і (5,5…7)% та (13,9…14,9)%, (10,3…12,0)% і (8,2…12,2)%. Розроблено методику визначення оптимальних геометричних співвідношень електромагнітних систем за окремими критеріями та характеристик однофазних трансформаторів і реакторів з витими магнітопроводами.Адекватність розроблених математичних моделей і методики підтверджена порівнянням розрахункових і фактичних характеристик трансформатора "ТС 90 – 1" з витим стрижневим магнітопроводом, що перебуває у виробництві та результатами розрахунку, виготовлення і випробувань його аналога нетрадиційної конструкції з просторовим магнітопроводом, який містить три стрижні з прямокутними перерізами, що розташовані під кутом 60°. Встановлено, що маса та втрати активної потужності дослідного зразка знижуються відповідно на 8,8 % і 4,3 % що співпадає з розрахунками.Ключові слова: однофазний трансформатор, реактор, прямокутні і шестигранні перерізи стрижнів, витий магнітопровід, цільові функції, оптимізація, порівняльний аналіз.^UIn the dissertation work the prospects of structures of electromagnetic systems of single-phase transformers and reactors with twisted magnetic circuits are substantiated.The improvement is to apply a hexagonal section of the rods instead of a quadrilateral in planar structures, as well as radial electromagnetic systems with four faces and a hexagonal section of the rods.Mathematical models of structural synthesis and structural-parametric synthesis (based on the criteria of minimum masses, costs and losses of active power) are created. The developed mathematical models allow greatly simplify the structural synthesis of electromagnetic systems by means of a generalized optimization comparison.The adequacy of the developed mathematical models on samples of single-phase transformers is substantiated.Keywords single-phase transformer, electromagnetic system, mathematical model, forming contour, twisted magnet, controlled geometric and electromagnetic variable.

Розроблено методики синтезу двофазних обмоток з покращаними властивостями на основі їх структурного моделювання та створення нових модифікацій двофазних обмоток асинхронних двигунів. Відзначено, що стан теорії двофазних обмоток електричних машин змінного струму не відповідає сучасному рівню вимог електромашинобудування, які потребують високоефективних методів проектування обмоток для електричних машин спеціального призначення. Подібні методи можуть бути створені тільки на основі узагальнених матричних моделей обмоток, що враховують особливості структури їх повної множини. Висвітлено основні положення модульного представлення двофазних обмоток і проаналізовано властивості блоків. За допомогою підсистеми автоматизованого гармонійного аналізу довільних двофазних обмоток GarAn-2 досліджено гармонійні спектри двофазних обмоток, що дозволило встановити фундаментальну властивість гомологічної подібності. Запропоновано алгоритм формування рядів багатополюсних симетричних двофазних обмоток, який базується на довільних двополюсних основах. Установлено відношення гомологічності, що спрощує методику гармонійного аналізу та синтезу таких обмоток. Розроблено структурну модель повної множини двофазних обмоток, яка дозволяє обмежити область дослідження та визначити ефективні стратегії синтезу. Наведено методики спрямованого синтезу двофазних обмоток, які дозволили формувати обмотки з заданими електромагнітними властивостями. Розроблено методику структурного синтезу, яка дозволила сформувати модифікації двофазних обмоток, застосування яких в електричних машинах забезпечує підвищення їх техніко-економічного рівня. Спроектовано модифікацію двофазних полюсоперемикаємих обмоток зі співвідношенням чисел пар полюсів 1:2 з повною симетрією на обох полюсностях. Розроблено та протестовано розрахунково-аптимізаційну програму "РОАКД", яка дозволяє виконувати інженерне проектування асинхронних конденсаторних двигунів і оптимізацію їх обмотокових даних. Наведено приклади, на підставі яких доведено, що заміна серійних обмоток конденсаторних двигунів розробленими обмотками забезпечують економію активних матеріалів і покращання техніко-економічних показників. Запропоновані обмотки можна виготовляти й укладати у пази з застосуванням стандартної технології та обладнання.

  Скачати повний текст

Об'єкт дослідження: перехідні та квазіусталені процеси вентильно-індукторних стартер-генераторів. Мета роботи: розроблення математичної моделі для аналізу режимів і обґрунтування принципів формування перехідних і квазіусталених електромагнітних процесів вентильно-індукторних стартер-генераторів для підвищення їх енергоефективності. Методи дослідження. Вирішення поставлених у дисертаційній роботі задач грунтується на математичному, імітаційному і фізичному моделюванні, методах скінченних елементів, апроксимації залежностей індуктивності, комутаційних функцій перемикання, розкладання періодичних сигналів в ряд Фур'є, чисельних методах обробки результатів. Теоретичні та практичні результати. У дисертаційній роботі вирішено важливе наукове завдання розроблення математичної моделі для аналізу режимів, визначення принципів формування характеру протікання перехідних і квазіусталених процесів вентильно-індукторних стартер-генераторів з врахуванням параметрів електромеханічних перетворювачів, спрямованих на підвищення їх енергоефективності. Вдосконалено математичну модель вентильно-індукторного стартер-генератора за рахунок розроблених логічних виразів для визначення стану напівпровідникових елементів вентильного перетворювача та рівнянь зв'язку між індукторною машиною та елементами кола постійного струму, врахування втрат в сталі і механічних втрат, що дало змогу дослідити особливості квазіусталених і перехідних процесів як в стартерному так і в генераторному режимах. Розроблено імітаційні моделі вентильно-індукторного стартер-генератора, які враховують нелінійність магнітної системи, дискретність роботи вентильного перетворювача, механічні втрати, втрати в сталі та обмотках, особливість навантаження первинного двигуна та параметри акумуляторної батареї. Вперше за допомогою запропонованої математичної моделі науково обгрунтовано вплив параметрів вентильно-індукторного стартер-генератора, акумуляторної батареї і обмеження фазного струму на квазіусталені та перехідні процеси в стартерному та генераторному режимах. Розроблено рекомендації щодо принципів керування вентильно-індукторного стартер-генератора в стартерному режимі, які забезпечують необхідні тривалість пускових процесів, витрати енергії акумуляторної батареї та знизити різкі стрибки фазних струмів та струмів акумуляторної батареї. Розроблено рекомендації щодо керування ВІСтГ в генераторному режимі при збудженні і зміні навантаження, які забезпечили відхилення рівня вихідної напруги не більше 1…2 % від номінального її значення для всього діапазону навантажень та дозволили досягти зменшення тривалості перехідних процесів. Обгрунтовано мінімальну величину ємності конденсатора в колі постійного струму, яка забезпечує відповідність якості вихідної напруги генератора стандартам. Розроблено дослідний експериментальний зразок вентильно-індукторного стартер-генератора та проведено його експериментальні дослідження в стартерному та генераторному режимах. Отримані робочі характеристики вентильно-індукторного стартер-генератора в генераторному режимі підтверджують ефективність запропонованих принципів регулювання його вихідної напруги зміною максимального значення фазного струму. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес кафедри електротехніки та електроприводу Київського національного університету будівництва і архітектури та кафедри електромеханічного обладнання енергоємних виробництв Національного технічного університету України «Київський Політехнічний Інститут імені Ігоря Сікорського» у вигляді математичних та імітаційних моделей, алгоритмів розрахунку та принципів керування стартер-генераторів на основі вентильно-індукторних машин.^UThe оbject of research: transient and quasi-steady processes of switched reluctance starter-generators. The purpose of research: the development of mathematical model for analysis modes and the substantiation of transient and quasi-steady electromagnetic processes formation principles of switched reluctance starter-generators to increase their energy efficiency. Methods of research are based on mathematical, simulation and physical modeling, finite element methods, approximation of inductance dependences, commutation switching functions, decomposition of periodic signals in a Fourier series, numerical methods for result processing. Theoretical and practical results. The important scientific task has been solved in the work: the developing a mathematical model for analyzing modes, the determining principles of formation the nature of transient and quasi-steady processes of switched reluctance starter-generators taking into account the parameters of electromechanical converters, aimed to improving their energy efficiency. Improved mathematical model of switched reluctance starter-generator due to the developed logical expressions for determining the state of the semiconductor converter elements and the coupling equations between this reluctance machine and DC circuit elements, accounted steel and mechanical losses, which made it possible to study the features of the quasi-steady and transient processes, as in starter, as in generator mode. Simulation models of switched reluctance starter-generator have been developed, which take into account the nonlinearity of the magnetic system, discrete operation of the semiconductor converter, mechanical losses, losses in steel and windings, the load of the primary motor and battery parameters. For the first time, with the proposed mathematical model help, scientifically found the influence of the parameters of switched reluctance starter-generator, battery and current limitation on the energy indicators on quasi-steady and transient processes in starter and generator modes. Recommendations for the principles of switched reluctance starter-generator control in the starter mode were developed, which provide the required starting processes duration, the battery energy consumption and to reduce the sharp surges of phase and battery currents. The principles of switched reluctance starter-generators control in generator mode with excitation and load changes were developed, which provided the deviation of output voltage up to 1...2 % of the nominal value for the entire load range and allowed to reach the reduction of transient's duration. Scientifically found the minimum capacitance value of the DC circuit capacitor, which ensures the accordance of the generator output voltage quality to the standards. An experimental sample of switched reluctance starter-generator was developed and its experimental studies in starter and generator modes were carried out. Obtained operating characteristics of switched reluctance starter-generator in generator mode confirm the effectiveness of proposed principles of its output voltage regulation by changing the phase current maximum value. The results of dissertation work were introduced in educational process of the Department of Electrical Engineering and Electric Drive of the Kiev National University of Construction and Architecture and the Department of Electromechanical Equipment for Energy-Consumption Industries of the Institute of Energy Saving and Energy Management of the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" as a mathematical and simulation models, calculation algorithms and principles of control of the switched reluctance machines.

Об'єкт дослідження: процеси електромеханічного перетворення енергії в безредукторних електроприводах. Мета роботи: підвищення швидкодії та точності регулювання безредукторними електроприводами з аеродинамічним навантаженням, що змінюється стохастично, шляхом створення систем автоматичного комбінованого керування на основі непрямого вимірювання моменту навантаження та систем двоканального керування з електромеханічним диференціалом.Методи дослідження базуються на основі використання фундаментальних положень електродинаміки та теоретичної електротехніки, теорії електричних машин, теорії електроприводу, теорії автоматичного керування, теоретичної механіки, засобів математичного моделювання в середовищі Matlab. Теоретичні та практичні результати і новизна: вирішено актуальне наукове завдання створення систем автоматичного керування безредукторними електроприводами з аеродинамічним навантаженням, з розширеним діапазоном регулювання швидкості та з покращеними показниками якості керування. Науково обґрунтовано конструкцію електричної машини з обмотками на статорі та роторі, механічним розділенням основного і проміжного роторів, що було покладено в основу безредукторного електромеханічного диференціалу і дало змогу реалізувати двоканальне керування без використання механічних передач. Предмет і ступінь впровадження: основні результати роботи впроваджені на ТОВ «Науково-технічна фірма «ТЕМС» та ТОВ «НВП «Техносервіспривод». Ефективність впровадження: отримано значний техніко-експлуатаційний ефект, що полягає в підвищенні показників якості систем керування безредукторними електроприводами (підвищення точності керування швидкістю та розширення діапазону регулювання швидкості електроприводу). Сфера використання: безредукторні електромеханічні системи.^UThe object of research: processes of electromechanical energy conversion in gearless electric drives. The purpose of work: increase accuracy of control and dynamic properties of gearless electric drives with stochastically changing aerodynamic load by creating automatic combined control systems based on indirect load torque measurement and two-channel control systems with electromechanical differential.The research methods are based on the use of the fundamental provisions of electrodynamics and theoretical electrical engineering, the theory of electric machines, the theory of electric drives, the theory of automatic control, theoretical mechanics, modelling in Matlab. Theoretical and practical results and innovations: the actual scientific problem of creation the automatic control systems of the gearless electric drives with aerodynamic load, with the expanded range of regulation of speed and with the improved control quality, is solved. The design of an electric machine with windings on the stator and rotor, mechanical separation of the main and intermediate rotors, which was the basis of gearless electromechanical differential and allowed to implement two-channel control without the use of mechanical gears, has been developed. A subject degree of introduction: the main results of the work are implemented at Ltd. «Scientific and Technical Firm «TEMS » and at Ltd. «SPE «Technoservicepryvod». Effectiveness of implantation: a significant technical and operating effect is obtained, which is to improve the quality of control systems of gearless electric drives (increase the accuracy of speed control and expand the range of speed regulation of the electric drives). Sphere of use: gearless electromechanical systems.