Удосконалено регульовані електроприводи на базі автономних інверторів струму шляхом використання в них спеціально спроектованих регульованих асинхронних двигунів (РАД), адаптованих до специфічних умов експлуатації, що дає змогу знизити їх масу, габарити, вартість, поліпшити енергетичні показники, динамічні та регульовані властивості. З використанням системного підходу розроблено комплексні проектні математичні моделі (ММ), що містять моделі всіх компонентів регульованих електроприводів. Ці моделі надають можливість аналізувати електромагнітні, електромеханічні, енергетичні, теплові процеси у сталих і перехідних режимах роботи двигунів. Відзначено, що найбільш точний аналіз одержується за використання перетворювачів моделей, синтезованих у програмному середовищі емуляції електронних схем OrCAD. Показано, що оптимальне проектування здійснюється за використання багатоваріантного аналізу. Запропоновано діапазонні проектні критерії, функціональні показники та проектні обмеження. На базі запропонованих проектних ММ розроблено методичне та програмне забезпечення автоматизованого вибору серійних загальнопромислових асинхронних двигунів та оптимального проектування РАД для систем електроприводу на базі автономних інверторів струму.

  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

Досліджено фізичні процеси та ефекти в асинхронному двигуні з внутрішньою ємнісною компенсацією реактивної потужності, зокрема, вплив числа фаз обмотки статора на ефективність двигуна, спільну дію двох МРС напівобмоток фази статора з різною просторовою та часовою орієнтацією струмів, а також підмагнічувальну дію ємнісного струму в компенсованому двигуні. Розроблено математичну модель асихронного двигуна з внутрішньою ємнісною компенсацією реактивної потужності з урахуванням його особливостей. Вивчено електромеханічні процеси перетворення електричної енергії у механічну в асинхронному двигуні з внутрішньою ємнісною компенсацією реактивної потужності.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання ідентифікації координат і параметрів асинхронного двигуна та підвищення якості електромеханічних перехідних процесів асинхронного електропривода з векторним керуванням за непрямим вимірюванням значення потокозчеплення ротора асинхронного двигуна. Для параметричного пристрою спостереження, який є суттєво нелінійним об'єктом, отримано залежності налагоджувальних коефіцієнтів від динамічних параметрів асинхронних двигунів, що дозволяє під час проектування та налагодження асинхронних електроприводів з векторним керуванням без прямого вимірювання потокозчеплення розрахувати значення коефіцієнтів передачі та сталих часу спостерігача для надання йому необхідних динамічних властивостей. Обгрунтовано доцільність застосування розподілу коренів характеристичного рівняння замкненого контуру регулювання потокоутворювальної складової струму статора в асинхронному електроприводі з векторним керуванням і пристроями спостереження за формою Грехем - Літропа під час використання еталонної моделі в даному контурі.

  Скачати повний текст

Розроблено пристрій для діагностування дефектів кліток короткозамкнених (КЗ) роторів асинхронних двигунів (АД) потужністю до 100 кВт. Проведено аналіз і порівняння ефективності відомих методів і засобів неруйнівного контролю та технічного діагностування обмоток КЗ роторів АД, здійснено їх класифікацію. На підставі аналізу похибок процесу діагностування КЗ кліток запропоновано способи їх зменшення та усунення на етапі розробки пристрою та в процесі обробки контрольованих сигналів. Досліджено новий трансформаторний спосіб і пристрій для діагностування дефектів у КЗ клітках, що базується на використанні індуктора з розімкненою магнітною системою, за допомогою якого підвищено чутливість і точність діагностування дефектів у роторах з закритими пазами. Створено математичні моделі для дослідження запропонованої конструкції індуктора. Висвітлено методики проведення досліджень. Визначено поріг чутливості пристроїв для контролю та діагностування КЗ кліток роторів АД.

  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

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

Проаналізовано проблему ресурсоенергозбереження в електроприводах з асинхронними електродвигунами, наведено характеристику умов експлуатації асинхронних електродвигунів в агропромисловому комплексі. Досліджено втрати активної потужності в асинхронному електродвигуні, для чого введено коефіцієнт втрат активної потужності. Зроблено аналіз втрат активної потужності в системі "електродвигун - робоча машина". Розроблено методику дослідження втрат активної потужності в асинхроному електродвигуні за допомогою кругової діаграми у функції ковзання. Знайдено математичні вирази ковзання асинхронного електродвигуна для різних типів приводів робочих машин в залежності від коефіцієнта завантаження, кратності напруг прямої та зворотної послідовностей. Визначено витрати ресурсу ізоляції асинхронного електродвигуна, в основу яких покладено закономірності теплового старіння ізоляції, зокрема, залежність швидкості теплового зношення ізоляції від температури. Встановлено систему діагностування асинхронного електродвигуна з позиції ресурсоенергозбереження. Розроблено методику діагностування роботоздатності асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором і методику діагностування втрат активної потужності в механічній частині системи "електродвигун - робоча машина". Запропоновано математичну модель енергозберігаючого режиму роботи асинхронного електродвигуна й алгоритм її використання.

  Скачати повний текст

Розроблено інформаційну технологію оцінки та прогнозування станів електромеханічних пристроїв, що базується на застосуванні математичних моделей функціонування та штучних нейронних мереж. Запропоновано метод побудови бази знань засобами моделювання стану електромеханічних пристроїв на підставі параметрів, що легко піддаються вимірюванню: струмів магнітних обмоток, швидкості механічного руху. Створено нейромережеві технології діагностики вібраційних процесів асинхронних моторів з використанням математичних моделей та бази знань про стани електромеханічних пристроїв. Одержано оцінки поперечно-крутильних коливань асинхронного електромотора з урахуванням нерівномірності повітряного проміжку, сил одностороннього магнітного притягання, податливості опор ротора. Розроблено засоби прогнозу стану цього типу пристроїв.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розробці методів аналізу неповнофазних режимів у системах електропостачання власних потреб електростанцій, у яких застосовано короткозамкнуті асинхронні двигуни з глибокозапасними роторами. Викладено метод синтезу параметрів заступних схем враховуючих витиснення струму в роторі в неповнофазних режимах для даного типу двигунів. Синтез проведено на основі каталожних екпериментальних даних методом мінімізації. З використанням даних схем розроблено математичну модель та проаналізовано неповнофазні режими власних потреб за умов обриву фази в мережі, що живить. Відносно окремих двигунів, проаналізовано диференційні рівняння, а для групи двигунів методом послідовного наближення, з використанням комплексних схем елементів для струмів прямої, оберненої та нульової послідовностей. Доведено, що за умов неповнофазних режимів, за нявності коефіцієнта завантаження двигунів 0,6 - 1 втрати у статорі зростають у 2 - 3 рази, у роторі в 5 - 10 разів, у сталі в 1 - 2 рази, ковзання збільшується в 1,8 - 2 рази. Допустима тривалість роботи асинхронного двигуна (АД) у випадку обриву фази мережі, що живить, складає 0,5 - 2 хвилини. Втрати в АД зростають ще більше у разі розземленої нейтралі резервного трансформатора. Приведено аналіз існуючих пристроїв релейного захисту (РЗ) від неповнофазних режимів, зазначено недоліки. Запропоновано пристрій РЗ від неповнофазних режимів АД і трансформатора, що живить, заснований на використанні фільтрів струмів та напруги оберненої послідовності, фазних струмів АД і трансформатора, струму заземленої нейтралі трансформатора, суми та різниці фазних струмів в АД. Доведено переваги розроблених пристроївзахисту, що мають більш високу чутливість.

  Скачати повний текст

Вперше впроваджено геометричний підхід до опису три- та чотириплечових матричних перетворювачів. На підставі запропонованого підходу побудовано модель системи матричний перетворювач - асинхронний двигун та визначено умови інваріантності параметрів двигуна до зовнішніх збурень. Створено інваріантну систему, кількість зворотних зв'язків якої визначається кількістю плечей (стійок) перетворювача. Розроблено алгоритм керування матричним перетворювачем в замкненій системі з асинхронним двигуном з покращенням форми споживаного системою струму.

  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

З'ясовано механізм закономірності й уточнено механізм старіння електротехнічної сталі (ЕТС) пакетів статерів асинхронних двигунів (АД) за умов капітального ремонту, що полягає в зниженні в ній індукції насичення й у зростанні втрат у сталі внаслідок посилення впливу вихрових струмів через загальне порушення міжлистової ізоляції пакетів в процесі випалювання, а також внаслідок додаткового виникнення значної кількості закорочених ділянок ЕТС у верхній частині зубців пакетів у результаті його механічних ушкоджень в ході ремонту. З метою визначення реального стану пакетів сталі статорів АД в місцях найбільш пошкодженої під час ремонту верхньої частини зубцевої зони, нового методу локального тестування, що дає змогу досліджувати ЕТС з урахуванням можливого її насичення, в режимах, які відповідають робочим режимам АД за інтенсивністю та направленістю магнітного потоку в зубцях статора, а також розроблено нові критерії діагностики, які суттєво підвищують вірогідність вказаного способу. Обгрунтовано технологію підвищення надійності АД.

  Скачати повний текст

Проведено синтез та аналіз методів векторного керування (ВК) асинхронними двигунами (АД) з поліпшеними енергетичними та динамічними характеристиками та малим обсягом обчислень. Здійснено огляд теоретичних досліджень ВК і систематизовано математичний опис робочого процесу АД для ВК. Синтезовано аналітичні вирази програмних струмів, що мінімізують споживну потужність або струм статора. Обгрунтовано робастний оптимальний закон керування швидкісним контуром. Особливу увагу приділено інформаційному забезпеченню ВК АД лише за клемними вимірюваннями струмів і напруг на виході перетворювача частоти (ПЧ) з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Синтезовано фільтри струмів і напруг на виході ПЧ, які виділяють їх основні складові без амплітудних і фазових викривлень. Розроблено адаптивні спостережники, які уникають проблем чистого інтегрування під час визначення проекцій векторів потокозчеплень. Запропоновано методи ідентифікації опорів статора та ротора в реальному часі у процесі штатного функціонування. Синтезовано алгоритми інформаційного забезпечення з меншим обсягом обчислень у порівнянні з традиційними розрахунковими методами. Створено компенсатор для керування контурами струму. Обгрунтовано оцінювальну функцію спостерігачів у складі компенсаторів, які визначають корисні складові струмів, невизначеності струмових контурів і перехресні зв'язки між ними у разі наявності завад, створених ШІМ. Відзначено, що синтезований компенсатор є робастним відносно до всіх невизначеностей контурів струму. Із використанням числового та фізичного моделювання підтверджено високі динамічні характеристики синтезованих методів керування.

  Скачати повний текст

Розроблено матетатичну модель режимів роботи асинхронного двигуна у разі несиметрії напруг сільської мережі, яка дозволяє за коефіцієнтом завантаження робочої машини з урахуванням особливостей електроприводу оцінювати швидкість теплового зносу його ізоляції. Одержано математичну модель режимів роботи у випадку глибокої несиметрії та полегшення режиму за рахунок об'єднання нульових точок обмотки статора двигуна та джерела живлення на час завершення технологічного процесу. Розроблено пристрій, який діагностує режими роботи групи даних двигунів у разі несиметрії напруг мережі за рахунок контролю напруги зворотної послідовності та температури обмотки статора кожного двигуна. Установлено, що він забезпечує включення симетруючого пристрою у процесі досягнення несиметрії напруги за зворотної послідовності обгрунтованого граничного значення та полегшуючого режиму роботи для кожного двигуна у разі глибокої несиметрії на час завершення технологічного процесу. Зазначено, що використання діагностуючого пристрою дозволяє зменшити швидкість теплового зносу ізоляції асинхронних двигунів потокової технологічної лінії, які працюють за несиметрії напруги мережі та підвищити їх термін використання.

  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

Визначено основні принципи та методологію побудови проектних математичних моделей (ММ) і організації проектного синтезу регульованих асинхронних двигунів (РАД) на основі системного підходу та методів системного аналізу. Розроблено ММ для аналізу електромагнітних, електромеханічних і теплових процесів в усталених і перехідних режимах роботи двигуна. Вдосконалено методики на наведено ММ для розрахунків додаткових магнітних втрат, механічних та віброакустичних показників. Систематизовано проектні критерії РАД. Запропоновано ММ проектних критеріїв і функціональних показників. Розроблено програмні комплекси для автоматизованого синтезу, аналізу й оптимізації РАД у системах електроприладу "напівпровідниковий перетворювач напруги - асинхронний двигун" і "напівпровідниковий перетворювач частоти з автономним інвертором напруги - асинхронний двигун".

  Скачати повний текст

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

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

Розроблено автоматизовані універсальні електротехнічні комплекси з метою випробувань електричних машин. Обгрунтовано основні теоретичні принципи побудови, розрахунків і проектування пристроїв динамічного навантаження асинхронних електричних двигунів частотною модуляцією напруги живлення. Розвинуто методи аналізу енергообмінних процесів у електричних колах з полігармонійними струмами та напругами. Визначено основні критерії та методики оцінки ефективності окремих типів модуляції багатофазних систем напруг з урахуванням динамічного навантаження. Обгрунтовано вимоги до джерел живлення систем динамічного навантаження асинхронних двигунів і сформульовано принципи побудови даних джерел. Наведено рекомендації щодо побудови вимірювально-діагностичних комплексів стосовно досліджень характеристик асинхронних двигунів за допомогою динамічного навантаження з частотною модуляцією напруги живлення. Запропоновано методи оцінки ефективності даних систем і зроблено розрахунки економічної ефективності від їх застосування.

  Скачати повний текст