Розвинуто методи розрахунку магнітних полів, вихрових струмів та магнітних втрат потужності у кінцевій зоні турбогенератора за рахунок високої точності врахування геометрії торцевої зони. Запропоновано математичну модель магнітного поля у торцевій зоні турбогенератора, яка враховує тривимірність поля за допомогою квазітривимірної моделі, а також різноманітні конструкційні фактори, що дозволяє вдосконалити аналіз складових магнітної індукції, зокрема, аксіальної складової магнітної індукції у кінцевих пакетах, яка є причиною виникнення вихрових струмів у листах осердя і, внаслідок цього, можливого їх перегріву. Проведено порівняльний аналіз межових умов супутніх рішенню задачі розрахунку магнітного поля у торцевій зоні турбогенератора за методом плоско-ортогональних розрахункових моделей. Установлено кількісний вплив на додаткові магнітні втрати потужності принципових конструкційних рішень у рубцевій зоні кінцевих пакетів осердя статора за допомогою порівняльного аналізу, за цього розрахунковий аналіз дозволяє вибрати параметри елементів кінцевої зони та мінімізувати таким чином додаткові теплові виділення та нагрів цих елементів. Удосконалено проведення безпосереднього розрахунку поля в режимі навантаження за сукупної дії обмоток статора та ротора, за комбінації з різноманітними варінатами врахування насичення магнітопроводу турбогенератора. Розв'язано задачу щодо розрахунку магнітного поля у середині кінцевого пакета осердя статора.

  Скачати повний текст

Удосконалено методи оцінювання втрат у сталі шляхом урахування зміни властивостей магнітної системи за умов дослідження характеристик асинхроних двигунів (АД). Проаналізовано існуючі методи визначення цих втрат та показано доцільність розробки підходу, що дозволяє проводити їх оцінювання з урахуванням нелінійності кривої намагнічування. Запропоновано схему заміщення АД з додатковою електрорушійною силою (е. р. с.) контуру намагнічування, яка грунтується на врахуванні вищих гармонічних струму, що характеризують режим насичення. У загальному виді одержано залежності миттєвої потужності на індуктивному елементі з урахуванням нелінійності та явища гістерезису. Однією з характеристик АД, яка описує фізичні властивості магнітної системи машини, є нелінійна характеристика індуктивного елемента контуру намагнічування. Для її визначення за відсутності додаткових технічних засобів для реалізації дослідів, на базі запропонованої схеми заміщення з додатковою е. р. с. у контурі намагнічування запропоновано метод, вихідними даними якого є миттєві значення напруги та струму, що вимірюються за допомогою комп'ютеризованого комплексу, а також параметри схеми заміщення у ненасиченому стані. Досліджено вплив властивостей магнітної системи, зокрема, нелінійності кривої намагнічування, збільшення вихрових струмів на характеристики АД. Запропоновано скоригований закон частотного керування з урахуванням дії вихрових струмів, який дозволяє зменшити рівень енергоспоживання. Розглянуто питання побудови комп'ютеризованого вимірювально-діагностичного комплексу для експериментального визначення втрат у сталі та дослідження характеристик АД.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання підвищення підвищення енергоефективності електромеханічних систем (ЕМС) з асинхронними двигунами (АД). Запропоновано рішення, яке полягає в контролюванні у реальному часі енергоефективності ЕМС засобами функціонального діагностування, обслуговуванні за фактичним станом і безперервному захисті під час експлуатації. Математичний апарат діагностування поєднує методи аналізу миттєвих значень струмів і напруг АД, температури довкілля, дозволяє визначати енергетичний і технічний стан ЕМС і прогнозувати залишковий ресурс за методом спектрально-струмового аналізу, що надає можливість завчасного виявлення механічних ушкоджень двигуна та пов'язаного з ним механізму. Розроблено програмно-апаратні засоби діагностування енергоефективності ЕМС з АД - моделі, методики, алгоритми, програми та схемно-технічні рішення, що враховують дію експлуатаційних впливів - якість напруги живлення, режим навантаження та температуру довкілля.

  Скачати повний текст

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

Досліджено процес вмикання синхронного генератора на паралельну роботу з потужною мережею. Розроблено нові методи та алгоритми управління ним, що забезпечують мінімізацію динамічних дій на елементи генераторного агрегату під час вмикання на паралельну роботу з потужною мережею. Запропоновано узагальнений кількісний показник оцінки якості перехідного процесу під час вмикання синхронного генератора на паралельну роботу, на підставі якого обгрунтовано вимоги до пристроїв, що реалізують спосіб точної синхронізації за кутом вмикання та частотою биття. Вперше встановлено, що функція напруги биття є більш складною просторовою функцією трьох аргументів: кутової частоти биття, часу початкового кута підсумовування напруг генератора та мережі, що дозволило практично використовувати відоме явище "зависання". На підставі одержаних результатів створено нові методи та алгоритми роботи пристроїв точної синхронізації, що забезпечують вмикання генератора у разі активізації явища "зависання" без обчислення кута (часу) випередження, а також точне виконання основних умов вмикання генератора на паралельну роботу. Адекватність розроблених положень і висновків підтверджено узгодженням теоретичних результатів з експериментальними даними.

  Скачати повний текст

Розглядаються питання вдосконалення технічного діагностування тиристорних систем збудження (СЗ) потужних синхронних генераторів і електроприводів ТЕС з метою розробки і впровадження нових методів і засобів їх діагнозу. Строгість побудови технічного діагностування СЗ обгрунтовано вперше розробленими аксіомами і загальними критеріями. Запропонована нова класифікація об'єктів діагнозу, що дозволить комплексно здійснювати технічне діагностування СЗ потужних синхронних машин ТЕС. Розроблені нові методи діагнозу: метод діагностичних меж, що дозволить контролювати технічні стани СЗ генераторів електростанції, ідентичність їх настройки, виявляти несправності і здійснювати їх пошук; метод аварійних збурень, що дозволить оцінювати технічний стан СЗ в динамічних, безпечних режимах генератора; метод робочого діагностування, що відрізняється тим, що не містить перевірок в режимі холостого ходу турбогенератора, як вкрай неекономічного. Розроблено нові засоби діагностування: імітатор синхронного генератора і прилад контролю струморозподілу по щіткам генератора, призначені для реалізації запропонованих методів діагнозу СЗ. Основні результати роботи впроваджено в енергосистемах України.

  Скачати повний текст

Установлено відмінні риси теплових перехідних процесів у вузлах електродвигунів (ЕД) змінного струму. Досліджено вплив різних факторів на форми кривих нагрівання й охолодження. Показано, що вони мають інтегральний характер і побудовані у відносних одиницях, однакові для всіх двигунів одного типорозміру. Установлено, що можливі розходження кривих перехідних процесів мають місце у разі зміни співвідношень і величин втрат у різних машин. Криві нагрівання й охолодження можна вважати перехідними характеристиками, що відбивають властивості теплових процесів у розглянутому вузлі електричної машини. Доведено та підтверджено розрахунками й експериментальними дослідженнями, що форма кривих перехідних процесів на інтервалах циклу повторно-короткочасних режимів істотно змінюється в кожному наступному циклі, показано їх визначальний вплив на характеристики теплового стану за умов безперервно змінного навантаження. За однаково еквівалентних втрат температура обмоток ЕД у повторно-короткочасних режимах більше, ніж у тривалому рижимі. Теоретично обгрунтовано та доведено, що теплові перехідні процеси можуть бути описані аналітичними виразами, які містять дві експонентні складові з великою та малою постійними часу. Зазначено, що експонента з великою постійною часу дає змогу врахувати тривалість перехідного процесу, а експонента з малою постійною часу - особливості перехідних процесів на початкових етапах. Показано, що подібний підхід забезпечує збіг форм кривих за ненульових початкових умов, що мають місце у разі змінного навантаження. Науково обгрунтовано та розроблено методи прогнозування теплового стану ЕД змінного струму, що працюють за нестандартних режимів роботи з довільно заданим характером навантажень. Доведено можливість проведення прискорених теплових випробувань, за результатами яких можна одержати характеристики теплового стану за різних режимів роботи, обгрунтовано принципи побудови автоматизованих систем контролю та прогнозування, що дають змогу судити про температуру обмоток кожного ЕД за довільного характеру навантажень.

  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

Розроблено методику розрахунку імпульсного електромагнітного поля й електродинамічних зусиль у системі індуктор - струмопровід - пластина на базі використання властивостей імпульсної та перехідної провідності. Для системи з одновитковим індуктором одержано аналітичне розв'язання інтегродиференціального рівняння щільності струму шляхом застосування зображень за Лапласом та формули Шмідта. Установлено та вивчено можливість формування заданого просторового розподілу зусиль у пластині за допомогою складеного індуктора-струмопроводу, окремі шини якого виконано з матеріалів з різною електропровідністю. За результатами дослідження розподілу електродинамічних зусиль, що створюються у пластині, показано можливість збільшення поверхневої щільності повної сили в 2,5 рази за рахунок використання індуктора, виконаного з шин П-подібного перерізу.

  Скачати повний текст

Наведено спрощену методику розрахунку характеристик герметичного асинхронного двигуна з магнітним екрануванням з використанням заступної схеми, на базі якої проведено порівняльний аналіз цього типу двигунів з трансформаторно-асинхронною системою (ТАС). Розроблено математичну модель ТАС без та з урахуванням магнітного опору й розглянуто питання числового інтегрування системи диференціальних рівнянь за допомогою ЕОМ, що дає змогу моделювати різні режими ТАС. Розроблено закон частотного регулювання швидкості обертання двигуна ТАС, який дозволяє одержати плавне регулювання в широкому діапазоні. Розроблено нові технічні рішення та удосконалення конструкції ТАС для різноманітних умов використання. Запропоновано методику розрахунку потужності та головних геометричних співвідношень трансформатора ТАС, яка дозволяє одержати ТАС з мінімальними масовартісними показниками. Проведено експериментальне дослідження ТАС концентричного та комбінованого типу ТАС-0,55/2.

  Скачати повний текст

Запропоновано математичну модель тиристорних перетворювачів частоти, яка містить мінімізовану кількість диференційованих рівнянь стану, наведених у нормальній формі Коші. Введено у рівняння динаміки додаткові логічні змінні, що дозволило у поівняні з RLC-моделлю вентиля, застосовувати явні методи числового інтегрування. Розроблено модель чутливостей щодо початкових умов для тиристорних перетворювачів частоти, що дає змогу здійснювати аналіз усталених режимів роботи з наперед заданою точністю збіжності ітераційного процесу та мінімальними витратами машинного часу.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розглянуто завдання створення теплового захисту короткозамкненого ротора асинхронного електродвигуна на підставі контролю параметрів поточного режиму, який придатний для потужних машин системи власних потреб електростанцій з проявленням витіснення струму в обмотці роторі. Вперше для асинхронних електродвигунів з суттєвим проявленням ефекту витіснення струму в короткозамкненому роторі запропоновано метод непрямого виміру температури нагріву ротора по температурно-залежній складовій його активного опору. Вдосконалено еквівалентну заступну схему для теплового захисту ротора. Встановлено, що в динамічних режимах електродвигуна додаткове вимірювання похідних струмів статора підвищує точність непрямого визначення температури нагріву ротора шляхом врахування додаткових втрат із диференційно-інтегральних рівнянь контурів статора та ротора. Розвинуто метод непрямого виміру температури нагріву ротора за рахунок визначення вхідного опору за струмами та напругами прямої послідовності.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі дизеля-генератора (ДГ) як об'єкта регулювання кутової швидкості й об'єкта діагностики. Обгрунтовано вибір лінійних періодичних випадкових процесів як моделі девіації кутової швидкості. Визначено параметри девіації кутової швидкості вала ДГ. Побудовано навчальні сукупності у просторі асиметрія-ексцес і сформульовано вирішальні правила діагностування об'єкта. На базі даних моделей, методів, методик та алгоритмів побудовано багатофункціональну комп'ютеризовану інформаційно-вимірювальну систему (ІВС) для керування та діагностики ДГ. Проведено аналіз похибок її аналогової та цифрової частин, розрахунок випадкової похибки оцінки критерію-функціонала та квазіоптимального закону керування ДГ, а також експериментальні дослідження експериментального зразку даної ІВС на реальних ДГ, які дозволили уточнити параметри низки математичних моделей.

  Скачати повний текст

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

Створено системи управління асинхронними вентильними стартер-генераторами (АВСГ). На підставі розширеної кодоімпульсної обробки інформації розроблено узагальнену структуру системи управління АВСГ, що містить додаткові зворотні зв'язки за електричною частотою ротора, струмами та напругами каналів відбору потужності. Проведено порівняльний аналіз ефективності використання алгоритмів широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) в АВСГ. Розроблено математичний апарат синтезу алгоритмів дискретного цільового регулювання гармонічного складу вихідної напруги АВСГ для оптимізації заданого параметра якості або залежного енергетичного показника у ШІМ. Наведено інженерні методики їх розрахунків.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки та дослідження грубих щодо параметричних збурень алгоритмів векторного керування асинхронним двигуном і створення на їх основі систем асинхронного векторно-керованого електроприводу. Теоретично обгрунтовано можливості застосуванння принципу розподілення для синтезу алгоритмів векторного керування асинхронним двигуном з використанням замкнених спостерігачів магнітного потоку, які мають властивості асимптотичної експоненційної стійкості. Синтезовано та досліджено асимптотичні спостерігачі магнітного потоку асинхронного двигуна з підвищеними властивостями грубості щодо варіацій активного опору ротора. Одержано теоретичні рішення задачі синтезу нового алгоритму векторного керування за вимірюваним виходом, який забезпечує асимптотичне відпрацювання заданих траєкторій кутової швидкості та потокозчеплення, та має властивості глобальної експоненційної стійкості. Запропоноване рішення є простим у практичній реалізації, має підвищені властивості грубості щодо варіацій активного опору роторного кола та більш високі показники якості відпрацюванння траєкторій кутової швидкості-модуля потокозчеплення та енергетичної ефективності у порівнянні зі стандартними рішеннями. Розроблено експериментальну установку - станцію швидкого прототипного тестування алгоритмів керування електроприводами. Створено та апробовано експериментальний зразок векторно-керованого асинхронного електроприводу.

  Скачати повний текст

Удосконалено метод визначення пускового моменту, який відрізняється тим, що для безпосереднього вимірювання інформативного параметра у місці його виникнення застосовано торсіонний сенсор, а для вилучення методичної похибки - покроковий режим роботи приводного двигуна. Точність вимірювання пускового моменту зростає у 2 - 3 рази порівняно з відомими засобами. Розроблено математичну модель вимірювального каналу у вигляді системи нелінійних диференціальних рівнянь та отримано аналітичні залежності для розрахунку тривалості перехідних процесів. Запропоновано структурну схему інформаційно-вимірювальної системи та алгоритм її роботи. Проаналізовано похибки вимірювання пускового моменту та розраховано показники вірогідності контролю. Наведено методики інженерного проектування, метрологічної атестації та проведено експериментальні дослідження.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки способів автоматичного регулювання напруги синхронних генераторів (СГ), що здійснюють розподіл реактивної потужності між паралельно працюючими СГ без зрівняльних з'єднань під час забезпечення необхідної якості напруги у судновій електроенергетичній системі. Запропоновано новий спосіб імпульсного регулювання збудження суднового СГ по пульсаціях випрямленої напруги СГ, створено регулятор нового типу зі статичною помилкою регулювання - 0,5 % від номінальної напруги.

  Скачати повний текст