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

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

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

  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

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

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

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

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

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

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

  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

Експериментально на моделях дефектів уточнено процеси комутаційної відмови виткової ізоляції обмоток та доведено, що для відмови не обов'язкові перенапруги з великою амплітудою. Досліджено, що комутаційна відмова виткової ізоляції відбувається тільки тоді, коли в обмотці є три умови: існує наскрізний дефект виткової ізоляції; відбувається малопотужний іскровий пробій; існує робоча напруга на дефекті, що перевищує критичне значення, якого досить для загорання електричної дуги та зварювання або руйнування проводів. Розроблено методику розрахунку імовірності безвідмовної роботи виткової ізоляції просочених всипних обмоток.

  Скачати повний текст

Розроблено методику оптимізації закономірностей регулювання напруги та її частоти за умов керованого пуску інерційних електроприводів з асинхронними двигунами (АД), зокрема, гіросистем, на підставі встановлених вимог до часу готовності, струму, потужності або їх сукупності. Запропоновано математичну та фізичну моделі короткозамкнених АД з відносно масивними феромагнітними вкладками у пазах ротора. Спільне використання таких АД та амплітудно-частотного керування ними істотно покращує ряд властивостей регульованих електромеханічних систем.

  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 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