Розроблено електромеханічну систему автоматичного керування насосом водопостачання, яка в інтерактивному режимі визначає потреби споживачів та відповідно змінює швидкість обертання насосу, що забезпечує суттєве енергозбереження.

An electromechanical automatic control system of water supply pump has been developed. The system defines consumers demands in interactive way and changes pump velocity correspondingly resulting in substantial energy saving.

Розроблено загальну модель електромеханічної пружнов'язкої системи стрічкового конвеєра з урахуванням енергоощадних режимів роботи електропривода, яка є основою для проведення досліджень енергетичних режимів роботи електромеханічної системи для різних діапазонів коливання статичного моменту на валу електродвигуна електромеханічної системи. Створено оптимальний за енергетичною ефективністю регулятор.

З метою стабілізації об'ємного завантаження стрічки конвеєра запропоновано структуру замкнутої системи регулювання лінійної швидкості тягового органу у функції вантажопотоку. На підставі одержаної моделі електромеханічної системи конвеєрної установки, представленої у вигляді чотиримасової структурної схеми, наведено результати дослідження енергетичних характеристик електропривода.

С целью стабилизации объемной загрузки ленты конвейера предложена структура замкнутой системы регулирования линейной скорости тягового органа в функции грузопотока. На основании полученной модели электромеханической системы конвейерной установки, представленной в виде четырехмассовой структурной схемы, приведены результаты исследования энергетических характеристик электропривода.

In order to stabilize volume loading of belt conveyor proposed structure of a closed system of regulation linear velocity а pulling unit as a function of cargo flow. Based on obtained model electromechanical system pipeline installation as four-mass block diagram shows the results of the study of the electric power characteristics.

Для підвищення енергоефективності насосного комплексу з двома послідовно з'єднаними насосами запропоновано структурну схему системи з енергоефективним регулятором к. к. д. одного з насосів. На основі апроксимації каталожних характеристик насоса запропоновано вираз для визначення його к. к. д. Наведено результати дослідження системи за умов плавної зміни параметрів гідравлічної мережі.

Для повышения энергоэффективности насосного комплекса с двумя последовательно соединенными насосами представлена структурная схема системы с энергоэффективным регулятором к. п. д. одного из насосов. На основе аппроксимации каталожных характеристик насоса предложено выражение для определения его к. п. д. Представлены результаты исследования системы при плавном изменении параметров гидравлической сети.

To improve the efficiency of the pump set with two pumps connected in series the block diagram of the system with energy efficient regulator of the efficiency of a pump are presented. Based on the approximation of catalog characteristics of pump the expression to determine its efficiency is proposed. The results of the research by a smooth change of parameters of the hydraulic network are shown.

Представлено аналітичні залежності для меж самозбудження трифазного автономного асинхронного генератора за змішаного збудження для схем довгого та короткого шунта. Порівняно графіки меж самозбудження за різних випадків змішаного та паралельного включення конденсаторних батарей. Показано, що використання схем змішаного самозбудження покращує властивості самозбудження та розширює межі, в яких самозбудження асинхронного генератора є можливим, але існують випадки, коли нижня межа самозбудження може звужуватися, що зменшує діапазон швидкостей, за яких можлива стійка робота генератора.

Представлено математичну модель 6-ти масової електромеханічної системи, яка описує рух стрічки конвеєра з багатодвигунним електроприводом. Наведено результати досліджень втрат енергії в електродвигунах магістрального стрічкового конвеєра з розташуванням двох приводних електродвигунів у головній і одного в хвостовій частинах при ступінчатій зміні моменту навантаження. Показано характер зміни показників енергетичної ефективності в залежності від завантаження стрічки конвеєра.

Проведено дослідження розподілу енергетичних втрат в електромеханічній системі магістрального стрічкового конвеєра за варіацій часу пуску з використанням замкненої системи керування та оптимального регулятора, з точки зору енергетичної ефективності, напруги, а також за різної інтенсивності розгону і коливання навантаження на тяговому органі.

Розглянуто питання забезпечення енергетичною ефективністю режимів роботи конвеєра при безперервній зміні реального вантажопотоку. Для стабілізації об'ємного завантаження тягового органу конвеєра використана схема замкнутої системи регулювання лінійної швидкості стрічки у функції вантажопотоку. Складено модель стрічки конвеєра з десятьма координатами стану, що характеризують кінематику переміщення п'яти апроксимуючих мас, та модель керованого асинхронного електропривода. Розроблено модель електромеханічної системи стрічкового конвеєра, яка надана у вигляді чотиримасової структурної схеми. Згідно з отриманими моделями, приведені дослідження енергетичних характеристик електромеханічної системи конвеєра для замкнутої системи регулювання, а саме, оцінка втрат і коефіцієнт корисної дії в електроприводі при постійній швидкості руху тягового органу й при плавній зміні навантаження, що викликане нерівномірністю надходження вантажу на конвеєр. При проведенні вказаних вище досліджень розглядалось два варіанти: з наявністю оптимального регулятора напруги, що дозволяє мінімізувати втрати, та без нього.

Асинхронні генератори із самозбудженням набувають все більшого розповсюдження в автономних системах електропостачання. Але регулювання генерованої напруги асинхронних генераторів та визначення його статичних характеристик є задачею, яка досі базувалася лише на ітераційних підходах. Раніше було запропоновано підходи до розробки систем регулювання напруги асинхронних генераторів, які базуються на аналітичних залежностях. Розглянуто використання аналітичних залежностей для границь самозбудження та статичних характеристик напруги трифазного автономного асинхронного генератора при розробці систем регулювання його напруги на основі електронного регулятора навантаження. Надано модель системи стабілізації напруги за допомогою електронного регулятора навантаження асинхронного генератора в середовищі MATLAB. Показано, що використання аналітичних залежностей при аналізі генератора дозволяє отримати значення ємностей конденсаторів самозбудження аналітичним шляхом, що може бути широко використано на практиці при розробці подібних систем регулювання напруги асинхронного генератора.

Показано актуальність дослідження змін енергетичних втрат в електромеханічній системі конвеєрів і в період їх завантаження до рівня об'ємної продуктивності, включаючи підвищення рівня їх енергоефективності, відповідно до аналізу вітчизняних і зарубіжних наукових і патентних джерел, пов'язаних з дослідженням режимів роботи безперервної транспортної системи з гнучким тяговим елементом. Розглянуто режим доставки вантажу на конвеєрну стрічку після досягнення його номінальної лінійної швидкості, тобто після перехідного процесу запуску конвеєра. Дослідження проводилося на основі моделі багатомоторного високопродуктивного конвеєра, в якому для зниження рівня середньої напруги гнучкого елемента в замкнутому контурі один з двигунів розміщений в хвостовій частині транспортного механізму. Беручи до уваги вимоги до проектування сучасних електроприводів, розглянуто варіант використання уніфікованих електроприводів з асинхронними електродвигунами однакової потужності. Наведено результати дослідження зміни енергії і ефективності в електромеханічній системі для двох найімовірніших варіантів завантаження стрічкового конвеєра. Розглянуто два варіанти розподілу втрат енергії, а саме: перший варіант - за відсутності регулятора напруги, який дозволяє мінімізувати втрати в електромеханічному перетворювачі, що виникають через зміни технологічних параметрів стрічкового конвеєра і другий варіант - з оптимальним регулятором напруги в структурі системи управління. Проведено відповідний аналіз розподілу втрат для обох варіантів і визначена доцільність використання закону управління енергією, оптимального для енергоефективності приводних елементів безперервних транспортних систем.

Розглянуто актуальну задачу проектування оцінювача технологічних параметрів насосної установки. Для технічної реалізації оцінювача використовується технологія нейронних мереж, яка дозволяє оцінювати значення інших координат на основі вимірюваних значень, в даному випадку, ефективності насоса. Для нейронної мережі використовуються експериментальні залучені масиви напору, ефективність та активне споживання потужності насосного агрегату. Цей підхід може бути застосований в системах, де неможливо встановити відповідні датчики без вторгнення в мережу. Враховуючи вибір типу нейронної мережі та її параметри, математичний опис оцінки для її реалізації використано на платформі розробника Altera DE1-SoC, оснащеного програмованими полями логічного пристрою сімейства Cyclone V і процесором Nios II. Експериментальне дослідження проведено на лабораторному стенді, який складався з насосної установки потужністю 0,33 кВт, системи водопостачання та векторного перетворювача частот Lenze 8200, що працює в режимі управління частотою, для перевірки характеристик розробленого оцінювача. Експерименти проводилися для різних робочих точок насоса та за різних навантажень. Експериментально отримані характеристики порівнювалися з розрахунковою ефективністю та ефективністю, яка оцінювалася нейронною мережею. Аналіз даних показав, що використання нейронної мережі для оцінки ефективності надає максимальне відхилення оцінюваних значень в порівнянні з характеристиками каталогів не перевищує 3 %, що є прийнятним. Доцільно використовувати точніші датчики і тренувати нейронну мережу в динамічних режимах, щоб зменшити похибку. Цей підхід зменшує кількість вимірюваних величин для систем управління проектами технологічних узгоджень і реалізує енергозберігаючі алгоритми керування турбомеханізмами там, де реалізація до відповідних вимірювань недозволена або неможлива.

Досліджено замкнуту систему керування багатодвигунного стрічкового конвеєра при використанні оптимального за енергетичною ефективністю регулятора напруги. Розроблено модель електромеханічної системи багатодвигунного стрічкового конвеєра з використанням замкнутої системи керування, яка дозволяє проводити дослідження для різних режимів роботи. Проведено аналіз впливу оптимального закону керування на характер коливальних процесів у пружнов'язкій системі несучого елементу конвеєра. Розглянуто розподіл коливань при пуску стрічкового конвеєра у вантажній і холостій ділянках для трьох варіантів розміщення електродвигунів уздовж траси транспортної системи, а саме: два двигуни в головній частині й один у хвостовій, розташування одного двигуна в головній і одного у хвостовій частинах, розміщення двох двигунів у головній частині та при різних значеннях інтенсивності пуску конвеєра. Проведено математичне моделювання запропонованих варіантів, яке показало зменшення рівня перерегулювання за швидкістю на різних ділянках конвеєра при використанні оптимального регулятора напруги. Отримані результати рекомендуються до використання при проектуванні нових і реконструкції діючих високопродуктивних магістральних конвеєрів.

Проведено порівняльний аналіз результатів дослідження системи стабілізації тиску послідовно з'єднаних насосів з класичним математичним описом та віртуальної фізичної моделі виконаної в пакеті SimHydraulics.

До систем безперервного транспорту, в тому числі й канатним конвеєрам, що призначені для переміщення людей та вантажів, пред'являються досить жорсткі вимоги щодо безпеки та енергетичної ефективності їхньої роботи. Зазвичай підвісні канатні дороги, що експлуатуються, мають нерегульований електропривод із системою плавного пуску. Серед шляхів забезпечення вказаних вимог є використання сучасних регульованих електроприводів. Розглянуто електромеханічну систему з векторно-керованим асинхронним електродвигуном. На основі отриманої моделі в межах пакета прикладних програм MATLAB/Simulink проведено дослідження динамічних характеристик електропривода підвісної канатної дороги. Надано аналіз характеру розподілу динамічної похибки за швидкістю руху та втрат потужності залежно від навантаження та швидкості переміщення канатного тягового елемента транспортної системи. Наведені результати надають змогу обирати раціональні електроприводи для систем безперервного транспорту з канатними тяговими елементами.

Сформульована мета роботи та задача дослідження особливостей використання конвеєрів з гнучким тяговим елементом в сучасних системах автоматизованої металообробки. Подано технологічну схему металообробного комплексу, який виконує операції без втручання людини. Показано актуальність використання конвеєрів в процесах, де вимагається точне відпрацювання у разі штучного переміщення вантажу. З використанням пакету прикладних програм MatLab Simulink досліджено модель електромеханічної системи конвеєра з векторно-керованим асинхронним електродвигуном. Виконано дослідження статичних та динамічних характеристик транспортного конвеєра комплексу металообробки. На основі аналізу статичних та динамічних режимів роботи конвеєра, побудовано діаграму навантаження привода, проведено дослідження характеру зміни амплітуди максимальної похибки за штучного змінення статичного моменту. Зазначено, що внаслідок послідовного оброблення заготовок деталей на лінії їх вага зменшується, що зумовлює зменшення максимальної похибки за швидкістю тягового елемента. За допомогою отриманих результатів виконано дослідження поведінки системи для двох випадків - з максимальною та мінімальною продуктивністю лінії. За отриманими залежностями визначено, що система залишається стійкою за наявності високочастотної зміни штучного навантаження. Встановлено, що у випадку високої продуктивності транспортна система працює стійко, параметри її не виходять за межі встановлених вимог (максимальна динамічна похибка не перевищує 3 % від номінальної швидкості транспортного механізму), і тому використання конвеєра з векторним керуванням в автоматизованій лінії металообробки є доцільним. Отримані результати дозволили рекомендувати в проектуванні автоматизованих ліній металообробки використання стрічкових конвеєрів з векторно-керованими асинхронними електродвигунами для транспортування деталей і заготовок.

Проведено аналіз режимів роботи системи водопостачання житлового будинку, визначені принципи побудови насосних агрегатів. Розглянуто каскадну схему насосної установки з паралельним вмиканням двох відцентрових насосів половинної потужності, один з яких регульований, інший має тільки систему плавного пуску. Оскільки графік споживання води нерівномірний упродовж доби та сезону року, то виникає завдання забезпечення максимально ефективного виконання цього графіка з урахуванням коефіцієнта нерівномірності. Розроблено три типи графіків добового споживання, відповідно, для літнього, весняного та зимового періодів року. Запропонована функціональна схема електромеханічної системи двокаскадної насосної установки, яка забезпечує стабілізацію напору. Це дозволяє знизити вірогідність виникнення досить великих динамічних збурень гідравлічної мережі та виключити можливість виходу з ладу запірної арматури та розгерметизацію системи водопостачання житлового будинку. Забезпечено підтримання напору гідромережі на заданому рівні. За допомогою бібліотеки SimHydraulics пакета прикладних програм MatLab розроблено модель для дослідження динамічних та статичних режимів роботи каскадної насосної установки. Ця модель дозволяє з високою точністю врахувати характеристики елементів гідромережі (згини, діаметри та довжину трубопроводів, запірну арматуру та ін.) та отримати реальну характеристику зміни її опору в процесі регулювання продуктивності насосної системи. Проаналізовано результати дослідження рівня відпрацювання максимальної динамічної похибки по напору, спричинену зміненням рівня споживання води протягом доби та пори року. На основі результатів дослідження енергетичних характеристик електромеханічної системи насосного агрегату, з використанням системи стабілізації напору гідравлічної мережі, проаналізовано характер зміни активної і механічної потужності, визначено рівень втрат енергії в статичних режимах роботи. Визначено доцільність використання каскадної схеми насосної установки за наявності системи стабілізації тиску та моделі з урахуванням точних характеристик гідравлічної мережі.

Ліфтові підйомні установки є одним з основних видів вертикального транспорту людей і вантажів в адміністративних та жилих будівлях. При їх проектуванні та експлуатації до електромеханічних систем пред'являється ряд вимог що стосуються безпеки експлуатації і рівня енергетичної ефективності механізму в цілому. Задача дослідження полягає в забезпеченні необхідної за умовами Правил безпеки, точності відпрацювання заданого закону руху кабіни підйомної установки в межах робочого циклу. Одним з напрямів вирішення даної задачі є використання нових сучасних систем електропривода, серед яких одним з найбільш перспективних є електромеханічна система з використанням векторно керованого асинхронного електродвигуна. На прикладі конкретної ліфтової підйомної установки в межах пакета прикладних програм "MATLAB" розроблена модель електромеханічної системи для виконання досліджень її статичних та динамічних режимів роботи. Дослідження проведено при використанні заданої діаграми швидкості при відсутності періоду дотягування. На базі аналізу результатів досліджень точності позиціонування підйомної установки та її енергетичних показників обгрунтована доцільність використання електромеханічної системи ліфтової підйомної установки з векторним керуванням. Отриманий рівень точності відпрацювання заданої діаграми руху підйомної установки дозволяє виключити з загального алгоритму руху період дотягування, що в свою чергу призводить до зниження рівня капітальних та експлуатаційних затрат, а також до підвищення рівня продуктивності механізму в цілому.