Дисертація присвячена актуальній науково-технічній проблемі підвищення енергетичної ефективності електрорухомого складу змінного струму з колекторними тяговими двигунами за рахунок вдосконалення тягових перетворювачів. Одним з ефективних засобів підвищення коефіцієнта потужності електрорухомого складу змінного струму з колекторними тяговими двигунами є активні випрямлячі. У дисертації розроблено математичний опис активного випрямляча струму з тяговим двигуном постійного струму, проведено аналіз енергетичної ефективності випрямляча при широтно-імпульсній модуляції з синусоїдальним, трапецеїдальним та прямокутно-ступінчатим модуляційним сигналом. Запропоновано силову схему активного тягового перетворювача з двозонним регулюванням напруги і алгоритм управління транзисторами в режимах тяги і рекуперації. Результати комп'ютерного моделювання показали, що активний тяговий перетворювач забезпечує високий коефіцієнт потужності електровоза (0,83…0,99) і більш низький рівень несинусоїдальності струму первинної обмотки тягового трансформатора (THDi до 17 %) у порівнянні з тиристорним перетворювачем, що дає змогу скоротити витрати електроенергії на тягу поїздів.^UThe dissertation is devoted to the actual scientific and technical problem of increasing the energy efficiency of the AC electric locomotives with DC traction motors due to the improvement of traction converters. Active rectifiers are one of the effective ways to increase the power factor on AC electric locomotives with DC traction motors. In this thesis, the mathematical description of the active current source rectifier with DC motor is improved. The analysis of the active rectifier energy efficiency with a sinusoidal, trapezoidal and rectangular-stepped pulse-width modulation (modulation frequency 900 Hz, 1,200 Hz and 1,800 Hz) is performed. The power circuit of the active traction converter with two-zone DC voltage regulation and the algorithm for controlling transistors in traction and recuperation modes has been developed. The results of computer simulation showed that the active traction converter can provide a high power factor of electric locomotive (0.83...0.99). The trolley wire current THD is 9...17%, which is less than with a thyristor converter. This reduces the consumption of electricity for traction.

Проведено аналіз ефективності комплексу пристроїв обмеження величини та тривалості внутрішніх перенапруг на регулювальний трансформатор статичного компенсатора реактивної потужності прямого регулювання. Встановлено залежність ефективності роботи комплексу пристроїв обмеження перенапруг від головної параметричної характеристики компенсатора (яка визначається як співвідношення між номінальною напругою мережі та найбільшою з номінальних напруг регулювальної обмотки цього трансформатора), що дозволило запропонувати приниципи керування та критерій вибору відповідного методу керування потенціалом бічного електрода швидкодійного високовольтного короткозамикача для підвищення надійності захисту. Розроблено рекомендації щодо зміни схеми та параметрів пристроїв обмеження перенапруг, що зменшують розрахункові дії на вентильні розрядники вольтододатного трансформатора (ВДТ) та вирішують науково-технічну проблему, обумовлену невідповідністю рівнів ізоляції регулювальної обмотки ВДТ та величин перенапруг, що діють на неї.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розробці і дослідженню нового підходу до методів аналізу і розрахунку магнітних полів електротехнічних пристроїв. Запропоновано новий напрямок в методах розрахунку електромагнітних полів, який базується на широкому використанні розривних функцій і передбачає одержання рішення в необмеженому просторі. Доведено ефективність такого підходу при розгляді тримірних і нелінійних задач. Одержано аналітичне рішення задачі розрахунку тримірного магнітного поля спрощеної математичної моделі кріогенератора з урахуванням кінцевої довжини магнітопроводу, поля тороідального трансформатора з витим стрічковим магнітопроводом з урахуванням кінцевої ширини сталевої стрічки та поля у сталевому листі і двошаровому просторі з урахуванням нелінійності кривої намагнічування. Розраховані вибіркові обмотки для вимірювання і компенсуючих пристроїв зовнішнього поля розсіювання електрообладнання.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми розвитку теоретичних основ, методів і засобів аналізу і синтезу просторової структури стаціонарного магнітного поля технічних об'єктів на основі витягнутосфероїдальних, сферичних, сплюснуто-сфероїдальних, а також циліндричних гармонік скалярного потенціалу.У дисертаційній роботі обґрунтовано засади практичного застосування просторового гармонічного аналізу магнітного поля поблизу поверхні технічних об'єктів (ТО) з урахуванням особливості їх форми. Для використання в якості теоретичної основи синтезу струмових джерел магнітного поля отримано узагальнене зображення векторного потенціалу у вигляді його взаємозв'язку з витягнуто-сфероїдальними, сферичними та сплюснуто-сфероїдальними гармоніками скалярного потенціалу магнітного поля. Розроблено метод експериментального визначення амплітудних коефіцієнтів просторових гармонік, заснований на узагальненому представленні сферичних і сфероїдальних гармонік магнітного поля, для практичного визначення просторової структури магнітного поля поблизу поверхні технічних об'єктів, з використанням єдиної експериментально-методичної бази. Розроблено метод практичного визначення величин 24 амплітудних коефіцієнтів сферичних гармонік магнітного поля за допомогою системи кругових контурних обмоток, який використовує при математичній обробці сигнатур обертання властивість зменшення відносного вкладу в вимірюваний магнітний потік від гармонік старших степенів магнітного поля при видаленні від поверхні ТО. Розроблено метод експериментального визначення мультипольних магнітних моментів, заснований на інтегральній обробці прохідних характеристик трьох проекцій магнітної індукції, зафіксованих поблизу технічного об'єкта, при його лінійному переміщенні. Виконано класифікацію методів і засобів експериментального визначення сферичних гармонік магнітного поля технічних об'єктів. Обґрунтовано принципи побудови систем для експериментального визначення просторових гармонік магнітного поля ТО.Для пошуку параметрів конструкції циліндричного електромагніта з максимальним створюваним магнітним моментом розроблено аналітичну модель магнітного поля електромагніту, на основі циліндричного гармонічного аналізу індуктивної намагніченості його феромагнітного осердя.Для створення із заданою якістю просторової структури магнітного поля квадрупольного електромагніту розроблено метод мінімізації вкладів неквадрупольних середньо-інтегральних по довжині коефіцієнтів магнітної індукції в апертурі, на основі знайденого їх взаємозв'язку з параметрами конструкції залізного ярма і надпровідної струмової обмотки.^UThe dissertation is devoted to solve the actual scientific problem of the development of theoretical bases, analysis and synthesis methods and means of the spatial structure of the stationary magnetic field of technical objects on the basis scalar potential's of elongated spheroidal, spherical, flattened-spheroidal, and cylindrical harmonics.In the thesis substantiated practical application principles of spatial harmonic analysis of the magnetic field near the technical objects (TO) surface, taking into account their forms peculiarities. To use as a theoretical basis for the synthesis of magnetic fields current sources, the generalized vector's potential representation is obtained in the form of its interrelation with elongated-spheroidal, spherical and oblatespheroidal harmonics of the scalar potential of the magnetic field. The experimental determination method of amplitude coefficients of spatial harmonics, based on the generalized representation of spherical and spheroidal harmonics of the magnetic field, is developed for practical determination of the spatial structure of the magnetic field near the surface of technical objects, using a single experimental-methodical basis.The method for practical determination of the values of the 24 amplitude coefficients of spherical harmonics of a magnetic field by means of a system of circular contour windings using, in the mathematical processing of rotational signatures, the property of reducing the relative contribution to the measured magnetic flux from the harmonics of the higher power magnetic field when moving away from the surface of TO is developed. The method of experimental determination of multipole magnetic moments, based on integral processing of pass-through characteristics of three magnetics induction projections, fixed near the technical object, with its linear displacement, is developed. The classification of methods and means of experimental spherical harmonic's determination of technical object's magnetic field is fulfilled. The principles of system's construction for experimental determination of spatial harmonics of magnetic field TO are substantiated.An analytical electromagnet's model of the magnetic field, based on a cylindrical harmonic analysis of the inductive magnetization of its ferromagnetic core, was developed to find cylindrical electromagnet's parameters with a maximum-created magnetic moment.To create a quadrupole electromagnet with the given quality of the magnetics field spatial structure, a method for minimizing the contributions of nonquadrupture intermediate-integral lengths of the magnetic induction coefficients in the aperture, based on their found relationship with the parameters of the floors yarn construction and the superconducting current winding, was developed.

Розроблено математичні моделі, методики, алгоритми та комп'ютерні програми методу аналізу електромагнітних процесів і розрахунку робочих характеристик. Досліджено квазістаціонарні та динамічні режими. Наведено схемні розв'язання та рекомендації щодо проектування асинхронних генераторів з вентильним і вентильно-ємнісним збудженням (АГ з ВЗ та ВЄЗ). За допомогою розробленого методу, фізичного моделювання АГ з ВЗ та ВЄЗ (перетворювач АГ виконано за схемою автономного інвертора напруги) проведено дослідження їх режимів. З'ясовано особливості процесів електромеханічного перетворення енергії в АГ. Обгрунтовано можливість одержання в АГ з ВЗ синусоїдної напруги, доцільність використання АГ з широтно-імпульсною модуляцією напруги та АГ зі з'єднанням статорної обмотки у трикутник і несиметричним ВЄЗ. Визначено доцільні фіксовані від'ємні ковзання для проведення збудження АГ з ВЗ. Сформульовано необхідні та достатні умови самозбудження АГ з ВЗ від залишкової ЕРС. Описано умови одержання синусоїдної напруги в АГ з ВЄЗ. Вміщено теоретичні результати дослідження АГ з ВЄЗ на базі компенсаційного випрямляча. Висвітлено базові схемотехнічні рішення АГ з ВЗ і ВЄЗ та джерел живлення, зварювальної дуги на базі АГ. Розвинуто системний підхід до проектування АГ.

  Скачати повний текст

Створено асинхронний регулюємий мотор-вентилятор із широким діапазоном робочого ковзання для охолоджуючого пристрою дизеля тепловозу з метою зниження витрат енергії на привід вентиляторів охолоджуючого пристрою та підвищення надійності дизеля тепловоза. Існуючі системи плавного регулювання повітря: з поворотними лопатями, частотне регулювання мотор-вентиляторів, а також двошвидкісний електропривід вентиляторів не відповідають вимогам надійності, технологічності, вартісним показникам. Запропоновано плавний фазовий спосіб регулювання, який у 3,7 рази економічніший, ніж серійний релейний спосіб. Частота обертання мотор-вентилятора регулюється зміною напруги на обмотці статора фазовим способом за допомогою тиристорного перетворювача напруги. Встановлено, що обмотка ротора складається з мідних стрижнів та феромагнітних короткозамкнених кілець.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі, проведено аналіз та синтез структур регульованого електроприводу (ЕП) за системою "однофазний тиристорний перетворювач напруги - асинхронний двигун з трифазними обмотками статора малої потужності та фазозсувним конденсатором". Специфіка такої системи полягає у різноманітності простих схемо-технічних рішень і в складності електромагнітних та електромеханічних процесів, обумовлених якістю напруг та струмів в елементах ЕП. Розроблено узагальнену математичну модель, що враховує ЕРС обертання, несиметрію та несинусоїдальність струмів та напруг, дозволяє проводити порівняльний аналіз різних схем силової частини ЕП. На її базі досліджено динамічні, механічні, енергетичні та регулювальні характеристики системи. Обумовлено вибір раціональних схемо-технічних рішень і проведено оптимізацію параметрів силових елементів ЕП. Функціональні можливості даної системи реалізуються за двома основними напрямками - регулюванням швидкості обертання в обмеженому діапазоні та мінімізацію втрат потужності у разі змінного навантаження.

  Скачати повний текст

Розроблено метод діагностування обмоток статора та ротора асинхронного двигуна (АД) з короткозамкненим ротором (КЗР) за даними контролю миттєвих значень фазних струмів і напруг у робочих режимах, що відрізняється від відомих методів тим, що для оцінки технічного стану електродвигуна використовується комплексний критерій справності, заснований на використанні симетричних складових струму статора та кута нахилу механічної характеристики АД в області робочих ковзань. З метою урахування впливу несиметрії напруги живлення на результати діагностики розроблено метод, заснований на порівнянні величин фазних опорів електродвигуна, що розраховуються за даними контролю миттєвих значень фазних струмів і напруг. Запропоновано узагальнені залежності комплексного критерію справності для АД з КЗР різних типів за різних видів дефектів обмоток статора та ротора (виткові замикання у фазі статора, обриви паралельних гілок обмотки статора та одного стрижня обмотки ротора), які використовуються для визначення межових значень цього критерію.

  Скачати повний текст

У дисертації виконаний аналіз стану асинхронних двигунів та їх конструктивних вузлів у процесі тривалої експлуатації та ремонтів. Його результати свідчать, що більшість відмов виникає з причин пошкодження ізоляції обмоток та підшипникового вузла, що проявляється у зміні температурних та вібраційних характеристик машини. Незастосовність у даному випадку існуючих підходів щодо визначення та прогнозування показників надійності асинхронного двигуна вказує на необхідність врахування як взаємовпливу основних конструктивних вузлів так і умов навколишнього середовища, що свідчить про необхідність удосконалення існуючих та розробки нових моделей розрахунку та прогнозування надійності. Проаналізовано особливості старіння й основні причини виходу з ладу підшипникових вузлів асинхронних двигунів та обумовлено їх вплив на зміну показників надійності. Обґрунтовано шляхи проведення прискорених випробувань на надійність підшипникових вузлів асинхронних двигунів малої та середньої потужності, що дозволяють оцінити особливості зміни їх стану на останньому етапі кривої їх життєвого циклу. Пояснена особливість врахування отриманих результатів при побудові математичних моделей надійності підшипникових вузлів.Показано, що застосування, навіть при обмеженій кількості факторів впливу, математичних моделей розрахунку надійності конструктивних вузлів асинхронних двигунів, побудованих на основі ТПЕ, не дозволяє враховувати особливості зміни властивостей конструктивних вузлів у процесі виробництва і тривалої експлуатації. Встановлено, що найбільш ефективними для прогнозування надійності асинхронного двигуна є структури, побудовані на застосуванні положень нечіткої логіки та теорії нейронних мереж.З урахуванням зазначеного обґрунтовано та розроблено структуру діагностичного комплексу для випробувань асинхронних двигунів на надійність, що забезпечує необхідні режими роботи та прискорення їх проведення за рахунок варіювання температурних і вібраційних факторів. Комплекс спроектований як уніфікований пристрій, режими випробувань та використання якого не порушують фізику процесів старіння і зношування конструктивних вузлів та матеріалів. Основним його призначенням є отримання діагностичної та навчальної інформації, необхідної як для побудови математичних моделей на базі нечіткої логіки та нейронної мережі, так і для прогнозування надійності асинхронних машин за допомогою розроблених моделей, що враховують їх дійсний стан. Узагальнено для випадку асинхронних двигунів малої та середньої потужності співвідношення щодо визначення надійності при урахуванні реального стану магнітної системи у ході тривалої експлуатації та ремонтів, що характеризується погіршенням її магнітних і електричних властивостей. Доведено можливість підвищення точності визначення числа короткозамкнених витків в обмотках асинхронних двигунів у процесі ремонту та поточної експлуатації на основі аналізу характеру протікання перехідних процесів та отримано математичну модель для визначення показників надійності, що враховує стан обмотки статора. У підсумку розв'язано актуальну наукову задачу, що полягає в удосконаленні та апробації моделей визначення та прогнозування надійності асинхронного двигуна, що дозволяють враховувати вплив інформативних стан конструктивних вузлів, їх взаємовплив відносно один одного і основні умови навколишнього середовища.^UThe dissertation contains the analysis of a condition of induction motors and theirstructural units in the course of manufacturing, long operation and repairs. Its results revealthat most failures occur due to damage to the insulation of the windings and the bearing assembly, which is manifested in changes in temperature and vibration characteristics of themachine. The inapplicability in this case of existing approaches to determining and forecasting the reliability of the induction motor indicates the need to take into account both the interaction of major components and environmental conditions, which causes the need to improve existing models and develop new ones for calculating and forecasting reliability.The ways of conducting accelerated tests on the reliability of bearing assemblies oflow- and medium-power induction motors are substantiated, which allows assessing the features of changes in their state at the last stage of the curve of their life cycle. The peculiarityof taking into account the obtained results when constructing mathematical models of bearing unit reliability is explained.It is shown that the use, even with a limited number of influencing factors, of mathematical models for calculating the reliability of structural units of induction motors, builton the theory of experimental planning, does not enable one to take into account changesin structural properties during production and long operation. It is determined that structures based on the joint application of the provisions of fuzzy logic and neural networktheory are most effective for predicting the reliability of an induction motor.Taking into account the above, the structure of the diagnostic complex for testing of induction motors for reliability is substantiated and developed, which provides the necessarymodes of operation and acceleration of their implementation due to the variation of temperature and vibration factors. The complex is designed as a unified device, test modes and use ofwhich do not violate the physics of aging and wear of structural components and materials. Itsmain purpose is to obtain diagnostic and training information necessary for the construction ofmathematical models based on fuzzy logic and neural network, and for predicting the reliability of an induction machine using developed models that take into account its actual state.For the case of low- and medium-power induction motors, the ratio for determiningthe reliability taking into account the real state of the magnetic system during long-term operation and repairs, which is characterized by the deterioration of its magnetic and electricalproperties, is generalized. The possibility of improving the accuracy of determining thenumber of short-circuited turns in the windings of induction motors during repair and current operation based on the analysis of the nature of transients is found, and a mathematicalmodel to determine reliability taking into account the state of the stator winding is obtained.As a result, an urgent research problem is solved, which is to improve and test models for determining and predicting the reliability of induction motors, which makes it possible to take into account the influence of informative state of structural units, their interaction with each other and basic environmental conditions.

Досліджено систему використання низькопотенційних теплових вторинних енергоресурсів для гарячого водопостачання на прикладі комбінованої масляно-випарної системи охолодження трансформаторів. Встановлено, що використання системи охолодження знижує температуру масла в баці трансформатора, збільшує номінальну потужність на 5 - 10 %, зменшує різницю температур між верхніми та нижніми шарами масла, що скорочує знос ізоляції та збільшує термін її служби. Отримано теоретичні та експериментальні залежності, які дозволяють точно розрахувати густину теплового потоку на поверхні обмотки та визначити розмір поперечного перерізу витка проводу обмотки. Розроблено, запроектовано та впроваджено дослідний промисловий зразок комбінованої масляно-випарної системи охолодження трансформатора ТСМА 100/6.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої проблеми діагностики міжвиткових замикань і пробоїв ізоляції на корпус в багатовиткових всипних обмотках низьковольтних асинхронних двигунів. Робота зосереджена на розробці та використанні прогресивних методик, що дозволяють ефективно виявляти та оцінювати дефекти ізоляції в таких обмотках.Розроблені методики та процедури для всебічного аналізу ізоляційних систем у звичайних електричних машинах із всипними обмотками. Ці методики відрізняються від традиційних підходів, оскільки вони дозволяють чітко розрізняти між тими дефектами ізоляції, які можна виправити під час стандартного технічного обслуговування, та тими, які є критичними і можуть призвести до повної відмови машини.Метод спрямований на підвищення чутливості виявлення дефектів ізоляції обмоток базується на детальному аналізі вхідного опору під час резонансу струмів і напруг у конкретних тестових умовах. Цей метод використовує спеціально створений резонанс на штучних частотах з допомогою додаткових елементів, знижуючи втрати у складному коливальному контурі.Створені унікальні математичні моделі для аналізу високочастотних процесів в ізоляційних системах. Ці моделі використовують складні багатоланкові схеми заміщення для вкраплених обмоток і дозволяють моделювати різноманітні дефекти ізоляції, як локальні, так і загальні.У рамках дисертаційного дослідження реалізована серія експериментів, метою яких було встановлення характеристик обмоток. В ході цих досліджень застосовані інноваційні методи вимірювання та інструменти, що сприяли аналізу розмірів та динаміки зміни параметрів обмоток електродвигунів. Розроблена нова методика, заснована на використанні декремента згасання коливань як показника стану ізоляції. Такий підхід допоміг виявити рівень деградації ізоляції та оцінити ризики потенційних несправностей. Дослідження декремента згасання виявило його значну інформативність для цілей діагностики ізоляції. Проведено аналіз частотних залежностей та коливальних характеристик, що підтвердило їх схожість у висновках. Це вказує на високу ефективність обох методів для діагностування ізоляції та їх придатність для інтегрованого використання у прогнозуванні несправностей. Результати експериментів підтвердили теоретичні гіпотези, наголошуючи на значущості досліджень для покращення методів діагностики та прогнозування відмов ізоляції в універсальних електродвигунах змінного струму з всипними обмотками.^UThe dissertation work is dedicated to solving the important problem of diagnosing inter-turn short circuits and insulation breakdowns to the frame in multi-turn bulk windings of low-voltage asynchronous motors. The work focuses on the development and use of advanced methods that allow for the effective detection and assessment of insulation defects in such windings.Developed are methodologies and procedures for comprehensive analysis of insulation systems in conventional electric machines with bulk windings. These methodologies differ from traditional approaches as they clearly differentiate between insulation defects that can be corrected during standard maintenance and those that are critical and can lead to complete machine failure.The method aimed at increasing the sensitivity of detecting winding insulation defects is based on a detailed analysis of input resistance during resonance of currents and voltages under specific test conditions. This method uses specially created resonance at artificial frequencies with the help of additional elements, reducing losses in a complex oscillatory circuit.Unique mathematical models for analyzing high-frequency processes in insulation systems have been created. These models use complex multi-link substitution schemes for bulk windings and allow for the simulation of various insulation defects, both local and general.Within the framework of the dissertation research, a series of experiments was conducted to establish the characteristics of the windings. These studies applied innovative measurement methods and tools that facilitated the analysis of the size and dynamics of changes in the parameters of the motor windings. A new methodology based on the use of the decay decrement of oscillations as an indicator of insulation condition was developed. This approach helped to detect the level of insulation degradation and assess the risks of potential malfunctions. The study of the decay decrement revealed its significant informativeness for insulation diagnostic purposes. An analysis of frequency dependencies and oscillatory characteristics was conducted, confirming their similarity in conclusions. This indicates the high efficiency of both methods for diagnosing insulation and their suitability for integrated use in fault prediction. The results of the experiments confirmed the theoretical hypotheses, emphasizing the significance of the research for improving diagnostic methods and predicting failures of insulation in universal AC electric motors with bulk windings.

Розроблено та впроваджено до практики будівельного виробництва науково обгрунтованих рекомендацій з формування розрахункового методу оцінки впливу індукційного прогріву на якість продукції заводського домобудування та безпосередньо на будівельному майданчику. Проаналізовано методи теплової обробки залізобетонних виробів і методів розрахунку міцності бетону різних видів твердіння. Одержано експериментальні залежності кінетики механічних характеристик бетону, який піддається індукційному прогріву. Визначено коефіцієнт умов роботи бетону для конструкцій, які піддавались індукційному прогріву та призначених для звичайних умов експлуатації. Уперше для індукційного прогріву розроблено теоретичну залежність кінетики міцності бетону, набраної за час прогріву, визначено параметри моделі для конкретних умов виробництва. Запропоновано та експериментально випробувано багатофункціональний варіант індуктора, виконаного з дискретних накладних елементів замість суцільної стаціонарної обмотки, що забезпечує мобільність прогріву за умов заводського виробництва та на будівельному майданчику.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі щодо впровадження сучасних високовольтних електроізоляційних композитних систем з адаптованою технологією та сучасними системами моніторингу на технологічній стадії для забезпечення комплексу енергетичних характеристик електричних машин. В першому розділі проведено аналітичний огляд сучасного стану та вимог до характеристик електричної ізоляції високовольтних електричних машин. Розглянуто сучасні електроізоляційні системи корпусної термореактивної ізоляції на основі попередньо просочених склослюдінітових стрічок або не просочених з вакуум-нагнітальним просоченням в епоксидному компаунді. Показано, що забезпечення надійності і довговічності електричних машин високої напруги пов'язано з необхідністю зменшення ступеня неоднорідності електричного поля, в котрому знаходиться корпусна ізоляція обмотки статора (стрижня або котушки). Наведено конструктивні рішення, які забезпечують зменшення неоднорідності електричного поля в пазової та лобової частинах обмоток. Сформульовано основні напрямки та визначено основні задачі дисертаційних досліджень. У другому розділі вперше показано вплив електрофізичних характеристик та товщини слюдинітового діелектричного бар'єру на розподіл електричного поля в високовольтної композитної ізоляції на основі попередньо просочених склослюдинітових стрічок, що ґрунтується на моделі накопичення поверхневого заряду на границі розділу діелектричного бар'єру та підкладки на основі склотканини з просочувальним складом. Вперше експериментально доведено ефект впливу товщини діелектричного бар'єру на короткочасну електричну міцність макетів термореактивної ізоляції на основі склослюдинітових стрічок. Доведено, що макети зі стрічками з підвищеним вмістом слюдинітового бар'єру і склотканиною меншої товщини мають на (8-16)% вищі значення короткочасної електричної міцності. Розроблена методика розрахунку розподілу електричного поля по поверхні ізоляції уздовж лобової частини стрижнів високовольтної електричної машини дозволяє визначити верхню границю питомого поверхневого опору напівпровідного покриття для плавного розподілу електричного потенціалу по поверхні ізоляції, що забезпечує відсутність поверхневих розрядів. Достовірність чисельних розрахунків доведено експериментальними дослідженнями розподілу потенціалу по поверхні напівпровідного нелінійного покриття уздовж лобової частини зразків стрижнів гідрогенератора на лінійну напругу 10,5 кВ. Експериментально підтверджена стабільність нелінійних властивостей покриттів в процесі тривалого електричного і теплового старіння спеціально виготовлених зразків, а також зразків стрижнів гідрогенератора в початковому стані і після комплексного впливу електричного поля напругою 26,25 кВ промислової частоти і температури 120оС протягом 260 годин. В третьому розділі розглянуто найбільш типові види технологічних дефектів при виготовленні композитної електроізоляційної системи та проаналізовано чутливість часового тренду опору ізоляції до визначення технологічних дефектів у високовольтної корпусної ізоляції додаткових полюсів магнітної системи тягового електродвигуна постійного струму. Підтверджено ефективність реєстрації часткових розрядів у композитної корпусної ізоляції обмотки статора турбо- і гідрогенераторів для виявлення технологічних дефектів на стадії виготовлення електроізоляційних конструкцій та налаштування технологічного процесу. Вперше обґрунтовано ефективність виявлення технологічних дефектів за тангенсом кута діелектричних втрат на резонансній частоті для оцінки стану композитної термореактивної електроізоляційної системи. Показано доцільність застосування комплексних діагностичних обстежень для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення і в експлуатації електричних машин на підставі аналізу характеристик корпусної електроізоляційної системи в режимі вимірювань сукупних діелектричних параметрів та індуктивності й добротності на резонансній частоті зразків електричного двигуна.У четвертому розділі вперше обґрунтовано застосування опору ізоляції в якості інтегрального параметру стабільності технологічного процесу виготовлення високовольтних електроізоляційних систем для запобігання появи дефектів в електричних машинах.Показана ефективність статистичного регулювання та розроблено методику контролю технологічного процесу виготовлення електроізоляційної системи, що базується на побудові і аналізі спеціальних графіків індивідуальних значень і кумулятивних сум опору ізоляції. Наведено аналіз стабільності технологічного процесу для трьох варіантів корпусної ізоляції магнітної системи тягового електродвигуна постійного струму. Вперше обґрунтовано використання контрольних карт кумулятивних сум опору ізоляції для аналізу стабільності технологічного процесу виготовлення електроізоляційних систем, що дозволяє визначити ранні розлади в технологічному процесі виготовлення електричних машин.^UThe dissertation is devoted to the solution of the actual scientific and applied problem on introduction of modern high - voltage electroinsulating composite systems with the adapted technology and modern monitoring systems at a technological stage for maintenance of a complex of power characteristics of electric machines.The first section provides an analytical review of the current state and requirements for the electrical insulation characteristics of high-voltage electric machines. Modern electrical insulating systems of hull thermosetting insulation based on pre-impregnated glass mica tapes or not impregnated with vacuum injection impregnation in epoxy compound are considered. It is shown that ensuring the reliability and durability of high-voltage electric machines is associated with the need to reduce the degree of inhomogeneity of the electric field in which the housing insulation of the stator winding (rod or coil). The constructive decisions which provide reduction of inhomogeneity of an electric field in groove and frontal parts of windings are resulted.The main directions are formulated and the main tasks of dissertation researches are defined.The second section shows for the first time the influence of electrophysical characteristics and thickness of the mica-dielectric barrier on the distribution of the electric field in high-voltage composite insulation based on pre-impregnated glass mica tapes, based on the model of surface charge accumulation at the interface of the dielectric barrier and impregnating composition. For the first time, the effect of the dielectric barrier thickness on the short-term electrical strength of thermosetting models based on glass-mica tapes was experimentally proved. It is proved that the models with tapes with a high content of mica barrier and fiberglass of smaller thickness have (8-16)% higher values of short-term electrical strength.The developed method of calculating the electric field distribution on the insulation surface along the front part of the rods of a high-voltage electric machine allows determining the upper limit of the resistivity of the semiconductor coating for smooth distribution of electric potential on the insulation surface, which ensures no surface discharges. The credibility of numerical calculations is proved by experimental studies of the potential distribution on the surface of the semiconductor nonlinear coating along the frontal part of the samples of the hydrogenerator rods at a linear voltage of 10,5 kV. The third section considers the most typical types of technological defects in the manufacture of composite electrical insulation system and analyzes the sensitivity of the time trend of insulation resistance to determine technological defects in high-voltage insulation of additional poles of the magnetic system of DC traction motor. The efficiency of registration of partial discharges in the composite body insulation of the stator winding of turbo- and hydrogenerators for detection of technological defects at the stage of manufacturing electrical insulation structures and adjustment of the technological process is confirmed.For the first time, the efficiency of detecting technological defects by the tangent of the dielectric loss angle at the resonant frequency for the assessment of the state of a composite thermosetting electrical insulation system is substantiated.The expediency of application of complex diagnostic tests for detection of defects at the technological stage of manufacturing and operation of electric machines on the basis of the analysis of characteristics of case electrical insulating system in the mode of measurements of aggregate dielectric parameters and inductance and Q-factor on resonant frequency of electric motor samples is shown.The fourth section substantiates for the first time the use of insulation resistance as an integral parameter of the stability of the technological process of manufacturing high-voltage electrical insulation systems to prevent the appearance of defects in electrical machines.The efficiency of statistical regulation is shown and the technique of control of technological process of manufacturing of electroinsulating system based on construction and the analysis of special schedules of individual values and cumulative sums of resistance of isolation is developed. The analysis of stability of technological process for three variants of case isolation of magnetic system of the traction electric motor of a direct current is resulted.For the first time the use of control maps of cumulative sums of insulation resistance for the analysis of stability of technological process of manufacturing of electroinsulating systems that allows defining early frustration in technological process of manufacturing of electrical machines is substantiated.

Установлено вплив на локальний нагрів окремих фазних обмоток статора асинхронного двигуна (АД) величин симетричних складових напруги прямої та зворотньої послідовностей, а також зсуву за фазою між ними. Запропоновано метод визначення кута зсуву між напругами даних послідовностей, за якого досягається максимальне значення локальної температури статора за заданого рівня несиметрії напруги живлення. Цей кут може бути визначений за даними Т-подібної схеми заміщення на етапі проектування АД. З використанням методу симетричних складових розроблено метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора та функції кута зсуву між симетричними складовими напруги, за допомогою якого показано, що зміна зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей може призводити до теплових перевантажень окремих фазних обмоток статора асинхроннних двигунів на 5 - 10 % та до дострокового виходу з ладу АД за допустимої згідно ГОСТ 13109 - 97 несиметрії напруги мережі. Установлено найбільш інтенсивне додаткове нагрівання АД внаслідок дії напруги зворотної послідовності у разі тривалого режиму у порівнянні з експлуатацією за умов повторно-короткочасного режиму. Це спричинено меншою тривалістю дії струму зворотної послідовності за повторно-короткочасного режиму. За цього абсолютні величини струмів зворотної послідовності у разі тривалого та повторно-короткочасного режимів мало відрізняються. Відзначено, що під час проектування електродвигунів, призначених для експлуатації за умов тривалих і повторно-короткочасних режимів, тепловий вентиляційний розрахунок у разі несиметрії напруги живлення достатньо виконувати тільки для тривалого режиму роботи. Удосконалено метод оцінювання допустимої несиметрії струмів зворотної послідовності статора залежно від параметрів Т-подібної схеми заміщення АД, який передбачає врахування найбільш сприятливого значення зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей та може бути використаний під час визначення установлення спрацьовування пристроїв контролю теплового стану АД.

  Скачати повний текст

Вивчено існуючі методи діагностики технологічних систем, процесів різання й операції круглого зовнішнього шліфування. Здійснено постановку завдання системи діагностики, проведено класифікацію змін і збурень на підставі аналізу та декомпозиції технологічної системи процесу шліфування. Розроблено метод непрямої діагностики сил різання на підставі комп'ютерного контролю величин ефективного струму в обмотках електродвигуна. Визначено структуру й алгоритм системи діагностики, які за динамікою зміни вихідних перемінних встановлюють взаємодію відхилень і надають рекомендації щодо необхідності проведення заміни системи або корекції.

  Скачати повний текст

Метою дисертаційної роботи було теоретичне й експериментальне дослідження малоінерційного лінійного електродвигуна постійного струму в пускових і сталих режимах методами математичного і фізичного моделювання, і на цій основі - розробка теорії і загальної концепції конструювання двигунів такого типу на базі чисельних розрахунків магнітних полів, електромагнітних параметрів і електродинамічних процесів. Двигун призначений для роботи в короткочасних, практично імпульсних режимах розгону масогабаритних об'єктів до високих швидкостей, і має ряд конструктивних особливостей: мала інерційність; висока щільність струму в обмотках індуктора і якоря; відносно великий основний повітряний зазор; використання тиристорної системи з природною вентильною комутацією обмотки якоря.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена побудові математичної моделі електромеханічного стану вузла живлення системи керування виконавчими асинхронними моторами типу білячої клітки, суцільними порожнистими феро- та немагнетним роторами. Метод аналізу грунтується на поєднанні методів нелінійних електромагнетних кіл та електромагнетного поля у нелінійному суцільному рухомому середовищі. Розроблені алгоритми та комп'ютерні програми розрахунку перехідних процесів передбачають стрибкоподібні зміни комутаційних струмів в обмотках намагнечування. Показано, що без врахування цього явища розрахунок перехідного процесу стає неможливим. Приводяться результати розрахунку перехідного електромеханічного процесу вузла живлення чотирьох виконавчих асинхронних моторів, заживлених спільним трансформатором.

  Скачати повний текст

Запропоновано роботоздатність асинхронних електродвигунів визначати за їх функціональним станом у сільськогосподарському виробництві. Цей стан представлено в трьох варіантах (номінальний та неномінальний функціональні, а також нефункціональний) та охарактеризовано за допомогою показників: корисної потужності на валу та швидкості витрати ресурсу обмотки статора. Визначено, що зміна швидкості витрати ресурсу за умов незмінної потужності на валу електродвигуна обумовлена виникненням пошкоджень у його вузлах. Установлено взаємозв'язок між змінами втрат активної потужності та зміною функціонального стану асинхронного електродвигуна, на базі якого розроблено новий метод діагностування, що дає змогу контролювати його роботоздатність у процесі виробничої експлуатації та знаходити пошкоджені вузли.

  Скачати повний текст

В роботі розроблена фізико-математична модель електромагнітного перетворювача з неоднорідним розподілом електромагнітного поля провідника зі струмом, розташованого уздовж бічної поверхні циліндричного виробу на деякій відстані d від центра металевого циліндра радіуса a. Отримано математичні вирази для визначення напруженості магнітного поля для r-ї і φ-ї складової, створюваного струмом одного провідника або полюса. Проведено облік товщини стрічки полюса, який призводить до заміни в формулах для напруженості поля значення r на деякий ефективний радіус. Отримано математичні вирази для амплітуди і фази n-ї просторової гармоніки сигналу перетворювача, що наводиться в вимірювальних обмотках, розташованих уздовж поверхні циліндричного об'єкту контролю з кутовою координатою φ по колу радіуса d. Для підтвердження адекватності запропонованої моделі перетворювача проведені експерименти, які показали хороший збіг між розрахунковими і експериментальними значеннями ЕРС сигналу перетворювача. Розроблено метод на основі електромагнітного перетворювача з двома полюсами і різним напрямком струму. Отримано універсальні функції перетворення з використанням 1-ї і 3-ї просторових гармонік, а також запропонований алгоритм реалізації багатопараметрового контролю параметрів циліндричних виробів.^UThe physic-mathematical model of an electromagnetic transducer with non-uniform distribution of an electromagnetic field for a conductor with a current located along the lateral surface of a cylindrical product at a distance d from the center of a metallic cylinder of radius a. Mathematical expressions are obtained to determine the intensity of the mag-netic field for r-th and φ-th components, generated by the current of one conductor (or pole with finite angular dimensions). The thickness of the pole with a total current is taken into account, which leads to the replacement of r quantity in the formulas for field strength by effective radius. Mathematical expressions are obtained to determine amplitude and phase of transducer's signal n-th spatial harmonics, which are generated in the measuring windings located along the surface of the cylindrical object with the angular coordinate φ on a circle of radius d. Experiments have been carried out to confirm the adequacy of the transducer' proposed model, which showed the difference between the calculated and ex-perimentally obtained values of the EMF of the transducer' output signal. The method based on the electromagnetic trans-ducer with two magnetized poles and a different direction of current is developed. The universal functions of conversion with use of 1-st and 3-rd spatial harmonics are obtained, also the algorithm of realization of cylindrical wares' parameters multi-parameter control is offered.

У дисертації розв'язано актуальну науково-практичну проблему розвитку теоретичних засад побудови, моделювання та оптимізації керованих за частотою та амплітудою електромагнітних приводів вібраційного обладнання для підвищення їх енергетичної ефективності. Для цього було здійснене наукове узагальнення принципів побудови технологічних вібраційних систем з електромагнітним приводом, розроблені методи їх аналізу і автоматичного керування. Отримав подальший розвиток коло-польовий метод моделювання процесів у електромагнітах в частині апроксимації результатів числових розрахунків магнітного поля, що дало можливість підвищити точність моделювання процесів у електромагнітах, зокрема при визначенні найбільш енергоефективних режимів роботи. Доведено і науково обґрунтовано, що максимум коефіцієнта корисної дії привода спостерігається на частоті, яка на 1...5 % менша ніж частота механічного резонансу. Отримав подальший розвиток метод керування частотою та амплітудою електромагнітних віброприводів у частині забезпечення стійкості систем керування вібраційними пристроями до впливу вищих гармонічних складових вібрації завдяки використанню алгоритму дискретного перетворення Фур'є при визначенні амплітуд та фазових зрушень. Запропоновано новий метод керування частотою електромагнітних вібраційних приводів за різністю фаз між гармонічними складовими струму обмотки електромагніта без використання інформації про рух робочого органа установки, що дає змогу забезпечувати енергоефективний режим роботи більш широкого класу вібраційного обладнання, зокрема пристроїв, де не співпадають переміщення робочого органа і якоря електромагніта.^UThe dissertation solves a topical scientific and applied problem of development of scientific bases of creation, modeling and optimization of electromagnetic drive systems of vibration equipment with frequency and amplitude control for their energy efficiency increase. For this purpose a scientific generalization of the principles for constructing technological vibration systems with an electromagnetic drive is made, methods for their analysis and automatic control are developed. The circuit-field method of modeling processes in electromagnets was further developed in terms of approximating the results of numerical calculations of the magnetic field, which made it possible to increase the accuracy of modeling processes in electromagnets, in particular when determining the most energy-efficient operating modes. It has been proven and scientifically substantiated that the maximum efficiency of the drive system is observed at a frequency 1 ... 5% lower than the frequency of mechanical resonance. The method for controlling the frequency and amplitude of electromagnetic vibration drive systems has been further developed in terms of ensuring the vibration devices control systems stability for to the influence of higher harmonic components of vibration due to the use of the discrete Fourier transform algorithm when calculating amplitudes and phase differences. A new method is proposed for controlling the frequency of electromagnetic vibration drive systems by the phase difference between the harmonic components of the electromagnet winding current without using information about the movement of the working body of the device, which makes it possible to provide an energy efficient operation mode for a wider class of vibration equipment, in particular, devices where the movements of the working body and the electromagnet anchor do not match.