Розроблено лінеаризовану модель асинхронного генератора (АГ) з керованим збудженням як ланки систем автоматичного керування (САК), яка відрізняється від існуючих тим, що для цього використана реальна реакція АГ на зміну ємності самозбудження та дає змогу вдосконалити аналіз впливу на АГ збурень у каналах швидкості обертання, струму збудження та навантаження. Запропоновано будувати САК напруги АГ з самозбудженням як двоконтурні, з введенням додатково контуру регулювання струму тиристорного компенсатора реактивної потужності, що дає змогу підвищити надійність та якість енергопостачання. Створено математичні моделі автономних асинхронних генераторних установок (ААГУ) з керованим збудженням, які враховують нелінійність характеристики асинхронної машини, дискретність тиристорних перетворювачів і дають змогу вдосконалити дослідження електромагнітних та електромеханічних процесів у різних режимах роботи, зокрема: самозбудження, несиметричних та аварійних. Уперше запропоновано вводити в САК напруги АГ гнучкий зворотний зв'язок за вихідною потужністю та використовувати тиристорний компенсатор реактивної потужності не лише для регулювання напруги, але й для демпфування динамічних моментів у системі рушій - генератор, що дозволяє сповільнити її втомлюванісне руйнування. Розвинуто принцип зонного керування для побудови САК напруги ААГУ з урахуванням особливостей впливу випадкових збурень у каналі навантаження, що спричиняє суттєве зниження дисперсії коливань напруги на її виході.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності, притаманні процесам перетворення енергії у машинах подвійного живлення, які дозволяють одержати залежності між струмами фазного ротора, потокозчепленням і струмами статора, а також електромагнітними параметрами асинхронної машини. Відзначено, що виявлені закономірності забезпечують компенсацію поля статора у разі статичних і динамічних режимів роботи за умов векторного керування машиною у колі ротора та надають електроприводу з машиною подвійного живлення властивостей електроприводу з компенсованою машиною постійного струму незалежного збудження. Виведено умови синхронізації сигналів керування з вектором напруги статора, що забезпечило формування керувального впливу у цифрових системах зазначеного керування асинхронним електродвигуном, що має фазний ротор, це дозволило значною мірою покращити експлуатаційні й енергетичні характеристики електроприводу.

  Скачати повний текст

Розроблено для асинхронних електроприводів (АЕП) зі спрощеного дволанкового безпосереднього перетворювача частоти (СДБПЧ) системи автоматичного керування (САК), які забезпечують одно- і двозонне регулювання швидкості, а також регулювання положення. Запропоновано ефективну схему пасивного фільтра мережі та методику розрахунку її параметрів, які покращують для АЕП зі СДБПЧ електромагнітну сумісність з мережею живлення. Наведено кількісну оцінку коефіцієнта потужності мережі та гармонійний склад фазного струму мережі. Запропоновано спосіб керування АЕП зі СДБПЧ за провалів напруги мережі, наведено оцінку електромеханічних процесів, які відбуваються у даному режимі.

  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 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

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

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

Для повної моделі машини подвійного живлення (МПЖ) синтезовано та досліджено новий алгоритм керування моментом і реактивною потужністю статора МПЖ. Створено два динамічних регулятора кутової швидкості МПЖ, які базуються на запропонованому рішенні й алгоритмі. Показано, що наведені рішення забезпечують асимптотичне відпрацювання траєкторій кутової швидкості одночасно з вільним регулюванням реактивної потужності за підвищених показників грубості до варіації опору ротора. Базуючись на новій концепції керування перетворювачем напруги (ПН), синтезовано та досліджено новий лінеаризувальний зворотнім зв'язком закон векторного керування ПН. Показано, що запропоноване рішення забезпечує незалежну з високою точністю стабілізацію напруги у ланці постійного струму та реакційної потужності на вході ПН, однакові за стандартним рішенням значення інтегральної квадратичної помилки стабілізації напруги, а також розширену область стійкості за меншого у 4,4 рази значення ємності. Результати роботи можуть бути використані піж час розробки систем керування МПЖ і ПН.

  Скачати повний текст

  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

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

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

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

Висвітлено питання удосконалення методів математичного моделювання електромагнітних й електромеханічних процесів в асинхронних двигунах з екранованими полюсами (АДЕП). Розроблено розгалужену заступну схему магнітопроводу двигуна, а також алгоритм та програму розрахунку магнітного кола двигуна. Виведено формули для обчислення матриці диференціальних індуктивностей та потокозчеплень контурів АДЕП. Із використанням диференціального гармонічного методу та диференціального сплайн-методу розроблено математичні моделі розрахунку усталених режимів АДЕП для дослідження впливу параметрів та геометричних розмірів на поведінку АДЕП в усталених режимах роботи. Створені моделі можна використовувати для проектування АДЕП і оптимізації їх характеристик.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано доцільність та ефективність застосування перетворювачів різних типів у системах пуску асинхронних машин, що забезпечують вимоги щодо пускового моменту на валу машини й обмеження величини пускових струмів за повної електромагнітної сумісності перетворювача та мережі живлення. Запропоновано комбіновану систему пуску на основі безпосереднього перетворювача частоти з трансформацією у режим роботи тиристорного регулятора напруги. Запропоновано підключення паралельно обмотці статора асинхронної машини силового активного фільтра, проведено розрахунки пускових характеристик і зниження втрат енергії у такій системі. Досліджено електромагнітні процеси у схемах активних випрямлячів напруги та струму. Запропоновано алгоритм керування активним випрямлячем напруги зі знімним гістерезісом в елементах порівняння струмів для стабілізації частоти модуляції струму мережі, наведено рекомендації щодо застосування різних типів перетворювачів.

  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

Вперше запропоновано виконувати захист і визначення аварійно небезпечних режимів асинхронних двигунів (АД) за показниками якості перетворення енергії, на основі яких розширено функції захисту та прийняття рішення шляхом застосування логічних ознак режимів роботи АД та вирішальних правил. Вперше контроль режиму роботи АД запропоновано виконувати за відношенням потужностей флуктуаційних коефіцієнтів вейвлет-перетворення споживаної потужності на двох суміжних інтервалах, що на відміну від існуючих методів робить систему невибагливою до дискретності, тривалості вимірювання та стійкою до рівня завад. Теоретично обгрунтовано метод змінювання вставки спрацювання за струмом, який полягає в обчисленні добутку визначеного поточного максимального значення показника нерівномірності завантаження струмом фазних обмоток статора та встановлено значення вставки, що на відміну від існуючих струмових захистів дозволяє опосередковано враховувати технічний стан двигуна. Удосконалено метод прогнозування температури обмоток статора, який на відміну від існуючих методів визначення температури та прогнозу часу досягнення граничного значення грунтується на застосуванні енергетичного показника нерівномірності завантаження фаз струмом.

  Скачати повний текст

Зазначено, що математична модель асинхронного двигуна (АД), що об'єднала в собі функції термодетектора та температурного реле, дозволяє визначити температуру обмоток статора та ротора за будь-яких нестандартних зовнішіх умов роботи двигуна. Проведено розвиток існуючої математичної моделі, яка включає два елементи: пакет заліза й обмотку статора для визначення температури обмотки статора АД за повільно та швидко наростаючих теплових перенавантаженнях, введенням додатково двох елементів: обмотки ротора та термодетектора в лобовій частині обмотки статора. Встановлено, що витиснення струму в пазу роторної обмотки призводить не тільки до збільшення середнього та локального нагріву стрижнів ротора, але й до переміщення в часі максимальної температури стрижня з верхньої частини паза до його дна. Одержано рішення для розподілу температури стрижня обмотки з урахуванням ефекту витиснення струму. Розроблено температурний захист, який базується на порівнянні температур: тих, які вимірюються термодетектором, і тих, які розраховуються та запропонованою математичною моделлю, завдяки чому є можливість надавати сигнал про розвиток аварійних режимів.

  Скачати повний текст

Розроблено методи визначення енергетичних показників і параметрів схеми заміщення, а також паспортних даних асинхронного двигуна без його навантаження під час синусоїдальної напруги живлення. Визначено вимоги до структури автоматизованого електромеханічного комплексу для ідентифікації параметрів короткозамкнених асинхронних двигунів та його елементної бази. Наведено математичний опис і лінеаризацію структурних ланок системи електропривода автоматизованного комплексу. Розроблено закон автоматичного цифрового керування амплітудою синосоїдальної напруги живлення статора двигуна під час ідентифікації його параметрів. Визначено вплив налогодження цифрового регулятора та параметрів системи автоматизованого комплексу. Запропоновано програми та методики ідентифікації параметрів короткозамкнених асинхронних двигунів за допомогою автоматизованого комплексу.

  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