Освещены вопросы регулирования динамических параметров технологических систем объемной электроискровой обработки гетерогенных токопроводящих сред. Представлен гармонический синтез как современный аналитический метод исследования в теоретической электротехнике. Приведены результаты исследования нелинейных режимов работы полупроводниковых инжекционных лазеров при воздействии большого тока накачки. Изучены параметры и характеристики частотно регулируемого асинхронного двигателя для задач регулирования, а также линейных индукционных машин с магнитопроводами конечной длины. Проанализированы электротехнологические особенности и пути повышения эффективности энергоемких элекротермических комплексов. Представлена методика оптимизации частотного управления асинхронными электроприводами по совокупности устанавливаемых требований и ограничений.

Рассмотрены вопросы организации структурно-инвариантных вентильных преобразователей автономных систем электроснабжения, структура параметрических множеств решений нелинейных дифференциальных систем в окрестности их нулевого решения, электрические машины аксиально-радиального типа. Освещены особенности определения параметров динамической модели асинхронного двигателя с ферромагнитными экранами частей короткозамкнутой роторной обмотки. Приведены коэффициенты формы выходного тока последовательно-резонансных преобразователей с рабочей частотой выше резонансной, расчет квазистатических характеристик индукционных реостатов. Описаны специализированное устройство и методика исследований нестационарных токов резкопеременной нагрузки .

Проаналізовано різноманітні методи та засоби вимірів магнітних моментів устаткування, наведено оцінку їх похибки. Визначено вплив похибки вимірів на загальну ефективність компенсації під час настроювання систем автоматичної компенсації. Висвітлено особливості побудови систем керування на базі теорії нечітких множин. Розглянуто структуру та основні етапи створення fuzzy-систем. Досліджено усталені електромагнітні процеси у мостовому випрямлячі з тиристорно-конденсаторними вузлами комутації за обмежених значень індуктивності дроселя у колі випряленого струму. Викладено принципи комплексування елементарних трансформаторно-ключових комірок у процесі побудови силових виконавчих органів перетворювачів напруги на базі трансформаторно-ключових виконавчих структур. Запропоновано узагальнені інтеграційні структури на базі елементарних комірок та варіантів їх розміщення у дво- та тривимірному просторі координатної решітки. За допомогою методу простору змінних стану отримано загальні динамічні моделі перешкоди мережної напруги та нестабільності керування послідовно-резонансним перетворювачем з комутаційною частотою, нижчою та вищою за резонансну для всіх можливих послідовностей фазових сполучень еквівалентних вхідної та вихідної ЕРС. Здійснено оцінку впливу мережних перешкод на вихідну напругу послідовно-резонансного перетворювача. Наведено розв'язок задачі вимірювання вектора магнітної індукції у силових мережах постійного, змінного та імпульсного струмів. Розроблено спосіб корекції зміщення нуля вимірювача струму з датчиком Холла за рахунок автоматичної компенсації температурно нестабільного паразитного

сигналу датчика. Запропоновано вимірювачі струму, які реалізують спосіб компенсації паразитного сигналу при різних співвідношеннях амплітуд корисного та паразитного сигналів датчика. Висвітлено елементи теорії та метод геометричного моделювання енергетичних процесів у керованих перетворювачах електричної енергії змінної напруги у постійну в тривимірному просторі. Доведено, що геометричні моделі цих процесів є просторовими кривими, розташованими на сферичній поверхні. Досліджено ділянки магнітної системи трансформатора з повітряними зазорами у місцях стиків шихтованих листів анізотропної електротехнічної сталі. Описано засоби формування електромагнітного поля, що рухається в протилежних напрямках у повітряних зазорах на кожному боці статора тороїдальної форми. Розглянуто особливості дискових електричних машин з контрротаційним рухом дисків, які є невід'ємними частинами ротора. Запропоновано низку простих та ефективних схем живлення імпульсних однофазних електротехнологічних навантажень від автономних трифазних генераторів. Виконано техніко-економічний аналіз та визначено складові економічних втрат у системах електропостачання енергоємних промислових підприємств.

Індекс рубрикатора НБУВ: З626-082.05

Рубрики:

Вітродвигуни

Шифр НБУВ: РА431300 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано принципи побудови, методи та засоби керування магнітоелектричними безконтактними системами малої потужності при обмеженому виборі вимірюваних координат для досягнення їх структурної мінімізації. Методи дослідження базуються на теоріях електромеханічних систем, електричних машин, автоматичного керування, електричних кіл, цифрової обробки сигналів, методах математичного та фізичного моделювання. Розвинуто наукові основи побудови структур систем керування безконтактними двигунами з постійними магнітами малої потужності шляхом обмеження кількості вимірюваних координат з урахуванням їх дискретного або неперервного характеру та формування відсутньої інформації для досягнення заданих цілей керування , що дає змогу забезпечити задані регулювальні параметри для мінізованих структур систем і реалізувати нові функції електромеханічних приладів. Основні результати роботи впроваджені на КБ «Геофізприлад» (м. Київ), ТОВ «Тригла» (м. Київ), НДІ ЕМП (м. Київ), НВФ «Елерон» (м. Київ), ГАО НАН України (м. Київ), НТТУ КПІ (м. Київ). Отримано значний техніко-економічний ефект, що полягає в створенні нових магнітоелектричних систем для ручних інструментів, медичних та геофізичних приладів, космічної техніки.

Досліджено силові трансформаторно-ключові виконавчі вузли на основі тиристорних ключів із природною комутацією та трансформаторів. Удосконалено теорію комутаційних процесів у силових трансформаторно-ключових виконавчих вузлах перетворювачів змінного струму та створення на цій основі науково-методологічних підходів, правил та алгоритмів здійснення ефективних комутацій, розроблення систем керування ними. Обгрунтовано принцип керування тиристорними ключами із природною комутацією незалежний від конфігурації силового вузла; вперше запропоновано та науково обґрунтовано узагальнений принцип комутації трансформаторно-ключового вузла, який використовує властивість електромагнітної інерційності магнітних потоків трансформатора; науково обґрунтовано застосування узагальненого принципу інерціальної комутації для вольтододаткових та трифазних трансформаторів; розроблено метод реструктурної модифікації систем керування комутаціями та поліпшення їх функціональності.

Вирішено актуальне наукове завдання щодо розробки математичних і фізичних моделей для аналізу закономірностей розподілу електромагнітних віброзбуджуючих сил в неушкоджених і в ушкоджених конструкціях потужних турбогенераторів та визначення системи діагностичних ознак при проведенні вібраційної діагностики для підвищення експлуатаційної надійності турбогенераторів. Зазначено, що аналіз літературних джерел показав, що майже половина всіх ушкоджень турбогенераторів припадає на статор і ротор. Тому, обрано ряд важливих видів ушкоджень елементів статора та ротора, що суттєво впливають на працездатність турбогенератора та проявляються у зміні характеру та рівня електромагнітних віброзбуджуючих сил. Показано, що для виявлення таких дефектів найбільш доцільним для використання є метод вібраційної діагностики, який є універсальним, має високу інформативність отриманих сигналів і спектрів і дозволяє виявити ушкодження основних вузлів на ранніх стадіях їх виникнення. Розроблено математичну модель електромагнітного поля в активній зоні турбогенератора, яка дозволяє розрахувати електромагнітні віброзбуджуючі сили як в ушкоджених, так і в неушкоджених елементах конструкції генератора. За результатами досліджень розподілу електромагнітних віброзбуджуючих сил при наявності ушкоджень осердя статора та ротора, у тому числі обмотки збудження, отримано відповідні діагностичні ознаки таких ушкоджень. Зазначено, що моделювання електромагнітних віброзбуджуючих сил турбогенератора при регулюванні активної та реактивної потужності дозволило визначити режими роботи генератора з найменшим рівнем вібрації. Встановлено, що при переході у режим роботи з cosφ=1 і режими недозбудження недоцільно суттєво зменшувати активне навантаження у порівнянні з номінальним, оскільки при цьому спостерігається збільшення вібрацій на (35...45)%. При роботі турбогенератора в режимі перезбудження рівень електромагнітних сил мало залежить від величини активної потужності. Найбільший рівень сил спостерігається в режимі роботи синхронного компенсатора без активного навантаження. Доведено, що в режимі роботи турбогенератора з коефіцієнтом потужності близьким до одиниці зростають вібрації на частоті бдизькій до 200 Гц, що може складати певну небезпеку, наприклад, для лобових частин обмотки статора внаслідок їх резонансних коливань. На основі розробленої коло-польової математичної моделі турбогенератора при ексцентриситеті ротора отримано нові діагностичні ознаки, а саме поява у спектрах віброзбуджуючих сил обертової та кратної їй гармонік. Показано, що спотворення повітряного проміжку турбогенератора при ексцентриситеті ротора призводить до виникнення сталого несиметричного режиму роботи генератора, який супроводжується протіканням в масиві ротора вихрових струмів частоти 100 Гц, що нерівномірно розподілені уздовж поверхні ротора. На основі результатів математичного моделювання запропоновано методику діагностування коротких замикань витків котушок обмотки збудження й ексцентриситету ротора турбогенератора на основі аналізу зміни спектру електромагнітних віброзбуджуючих сил. Завдяки використанню розроблених способів запропоновано низку діагностичних ознак, які дозволяють визначити появу ушкодження на ранній стадії його виникнення. Удосконалено математичну модель для розрахунку радіальних електродинамічних сил в зубцево-пазовій зоні статора турбогенератора, яка дозволяє уточнити розрахункові закономірності їх розподілу завдяки одночасному врахуванню наявності сторін секцій різних фаз обмотки статора в пазу й електромагнітних сил, що діють на зубці осердя статора. На натурній та фізичній моделях турбогенератора експериментально доведено, що вібрації подвійної частоти 100 Гц на корпусі статора суттєво змінюються по колу та вздовж осі генератора. Встановлено, що у середній частині досліджуваного генератора з правої сторони має місце ушкодження, яке проявляється на основній частоті електромагнітних коливань 100 Гц та пов'язане з дефектами осердя або обмотки статора.

Розвинена теорія перехідних процесів у колах з плазмо-ерозійними навантаженнями у напрямку підвищення адекватності їх математичних моделей з врахуванням особливостей електрофізичних процесів у таких навантаженнях, що дозволило підвищити адекватність розрахунків і аналізу перехідних процесів у колах з ними при зміні початкових умов на їх реактивних елементах та їх параметрів, а також тривалості розрядних імпульсів у широких діапазонах. Створено уточнену параметричну модель опору плазмоерозійного навантаження, що враховує вперше досліджені характерні зони його першої моди та дозволяє збільшити точність розрахунків перехідних процесів в колах з плазмо-ерозійним навантаженням в 2 рази в порівнянні з відомими параметричними та 2,5 рази в порівнянні з відомими нелінійними моделями. Вперше виявлено існування локального екстремуму залежності максимальних значень середньої за час імпульсу похідної потужності від індуктивності розрядного контуру при примусовому обмеженні тривалості розрядного імпульсу. Це дозволило поставити та вирішити за цим критерієм оптимізаційну задачу пошуку індуктивності розрядного контуру для відомих значень амплітуди імпульсів напруги на навантаженні та їх примусово обмеженої тривалості. Розроблено новий ефективний метод фільтрації нестаціонарних неперіодичних сигналів напруги на плазмоерозійному навантаженні та струму в ньому. Запропоновано універсальні та ефективні критерії визначення достатньої кількості ітерацій фільтрації. Це дозволило провести якісну попередню обробку сигналів напруги на плазмоерозійному навантаженні та струму в ньому, яка включає їх фільтрацію від шумів та завад. Вперше запропоновано метод однозначного визначення тривалості першої моди параметричної залежності опору плазмоерозійного навантаження, що дозволило створити його уточнені математичні моделі та збільшити точність моделювання перехідних процесів у колах з такими навантаженнями.

Розглянуто теорії активної фільтрації систем електроживлення та побудови технічних засобів поліпшення якості електроенергії. Розвинуто теорії миттєвої та інтегральної потужностей багатофазних систем електроживлення шляхом обґрунтування нових формул визначення активного струму, повної потужності та коефіцієнта виграшу за потужністю втрат, що враховують залежність від співвідношення опорів лінії передачі. Розглянуто потенційну можливість збільшення ККД системи живлення шляхом підвищення коефіцієнта потужності навантаження завдяки застосуванню паралельного активного фільтра. Запропоновано методики розрахунку реактивних компенсаторів у складі гібридного активного фільтра для несиметричних синусоїдних режимів роботи трифазних трипровідних і чотирипровідних систем. Представлено приклади розрахунку коефіцієнтів потужності найуживаніших трифазних навантажень із використанням запропонованої формули повної потужності, що дає змогу оцінити потужність втрат і ККД системи живлення на ранніх стадіях її проєктування.

Удосконалено метод моніторингу стану перезаряджуваних автономних джерел електроенергії (ПАДЕ), що діє під навантаженням на основі оптимального з точки зору критеріїв мінімальної та достатньої кількості, набору контрольованих параметрів та з урахуванням реальної розрядної характеристики. Удосконалено імітаційну модель літій-полімерного ПАДЕ, яка враховує особливості протікання фізико-хімічних процесів та вплив зовнішніх факторів, що дозволило обгрунтувати можливість застосування запропонованого методу моніторингу для оцінки реального стану літій-полімерних акумуляторних батарей (ЛПАБ). Вперше розроблено придатну, за критерієм обчислювальної складності, в комп'ютеризованій системі моніторингу математичну модель процесу розряду ПАДЕ, яка дає можливість прогнозувати залишковий ресурс акумулятора при польоті безпілотних літальних апаратів (БПЛА) і формулювати рекомендації щодо подальших дій. Вперше розроблено метод прийняття рішення в комп'ютеризованій системі моніторингу стану ПАДЕ, що базується на математичному апараті нечіткої логіки. Вперше розроблено структуру комп'ютеризованої системи моніторингу електрозабезпечення БПЛА, яка базується на контролі вихідної напруги ЛПАБ її температури та швидкості і напряму вітру, із функцією прогнозування залишкового часу польоту БПЛА для формулювання рекомендацій щодо продовження або припинення його польотного завдання. Розроблено методику проведення експериментальних досліджень динамічного розряду ПАДЕ під дією стандартного для БПЛА корисного навантаження. Вперше розроблено методику для статистичного оцінювання точності результатів нетипових вимірювань відповідно до вимог міжнародних стандартів, що дозволило побудувати адекватні моделі і підвищити достовірність прогнозування ресурсу ЛПАБ. На основі проведених досліджень розряду ЛПАБ під дією реального навантаження та факторів впливу при польоті БПЛА, розроблено методику прогнозування залишкового часу польоту останнього, яка визначає залишковий ресурс ПАДЕ, що служить базисом для формулювання рекомендацій щодо виконання польотного завдання. На основі розробленого методу моніторингу електрозабезпечення БПЛА сформульовано вимоги до складу і точності елементів вимірювальних каналів та обчислювальних компонентів системи моніторингу.

Формалізовано складові похибки відтворення активної і реактивної потужностей та несиметрії трифазної електричної мережі, обумовлені недосконалістю метрологічних характеристик вимірювальних підсилювачів потужності (ВПП), що дозволило сформулювати вимоги до граничних рівнів окремих складових похибок ВПП і дозволило одержати коефіцієнт підвищення вимог за точністю до засобів відтворення параметрів якості трифазних електричних мереж. Удосконалено спосіб усунення спотворень змінної напруги вихідного підсилювача від нелінійного навантаження, що дозволило зменшити коефіцієнти несинусоїдальності змінних напруг, викликаних нелінійними колами засобів вимірювання. Запропоновано новий принцип побудови джерел струмів і напруг на основі ЦАП, які відрізняються тим, що дозволяють відтворювати великий струм і високу напругу цифровим підсиленням за рахунок перетворення вхідного цифрового сигналу в вихідний сигнал прямим синтезом, це дало можливість їх застосування в точних, високостабільних і автоматизованих засобах метрологічного забезпечення приладів вимірювання потужності та параметрів якості електричної енергії. Вперше створено математичну модель ВПП на базі високовольтного ЦАП, за допомогою якої доведено перевагу принципів його побудови та спроектовано підсилювач з заданою точністю відтворення амплітуди змінного сигналу і з очікуваним рівнем нелінійних спотворень. Розроблено комп'ютерну модель ВПП на основі ВЦАП, за допомогою якої проведено дослідження метрологічних характеристик ВЦАП, що підтвердили точність відтворення амплітуд змінних сигналів та коефіцієнт їх нелінійних спотворень, отриманих за результатами математичного моделювання.

Звернено увагу на проблеми експлуатації режимів ліній електропередавання надвисокої напруги. Відзначено, що в сучасних умовах експлуатації магістральних електричних мереж найбільш гостро стоять питання про забезпечення необхідної пропускної здатності, зменшення втрат активної потужності, а також підвищення ефективності експлуатації неповнофазних режимів, насамперед, розробленням заходів запобігання виникненню та розвитку анормальних перенапруг в неповнофазних режимах. Одним з найбільш ефективних способів вирішення зазначених проблем є обґрунтований вибір місця встановлення керованих шунтувальних реакторів та статичних компенсаторів реактивної потужності та підбір їх настроювальних параметрів, що в свою чергу забезпечує «гнучкість» передавальної системи в цілому і може розглядатися в рамках концепції гнучких ліній електропередавання змінного струму. Запропоновано ідею і розроблену детальну поетапну методику вибору місця установки керованих шунтувальних реакторів та статичних компенсаторів реактивної потужності в магістральних електричних мережах шляхом встановлення кількісного зв'язку між режимними параметрами.

Розв'язано актуальну науково-прикладну задачу з розробки моделей, методів і створення дослідного зразка універсальної комп'ютеризованої системи із сумісним застосуванням методів віброударної діагностики й акустичного каротажу, що їх реалізує, задля діагностування технічного стану залізобетонних паль фундаментів глибокого закладення (ФГЗ). Уперше розроблено інформаційне забезпечення задля сумісного використання методів віброударної діагностики й акустичного каротажу залізобетонних паль на основі обґрунтованих математичних моделей діагностичних сигналів, алгоритмічно-програмного забезпечення статистичного оцінювання ознак і реалізації їх за допомогою ІВС діагностики. Подальшого розвитку набули математичні моделі віброакустичних діагностичних сигналів, що утворюються за ударного збудження у тілі досліджуваної залізобетонної палі та які враховують особливості ґрунтів, де занурюється досліджуваний об'єкт. Теоретично обґрунтовано діагностичні ознаки, що дають змогу визначати технічний стан досліджуваної палі. Розроблено структурну схему, виготовлено й експериментально перевірено дослідний зразок ІВС діагностики залізобетонних паль, у якій, на відміну від відомих систем, передбачено сумісне використання методів віброударної діагностики й акустичного каротажу. Завдяки такому підходу значно розширено можливості методів і підвищено точність та вірогідність результатів обстеження. Вперше запропоновано й експериментально перевірено оригінальний інтерфейс дослідного зразка, який дає змогу наочно з використанням попередньо сформованих навчаючих сукупностей (банком даних) і кількісними оцінками визначати технічний стан виготовленої залізобетонної палі. На основі проведених експериментів сформовано банк даних, який містить необхідні відомості для прийняття рішень щодо того, чи довжина зануреної палі відповідає розрахунковому значенню, одержаному на основі вимірювань за допомогою створеного зразка. Розроблено методику та на її основі створено технологію практичного використання банку даних для діагностики будівельних конструкцій і технологічного обладнання, яка базується на статистичних методах, що дають можливість приймати рішення з наперед заданими ймовірностями помилок першого та другого роду. Окреслено перспективи застосування розробленої системи діагностики, а саме: підвищення експлуатаційної надійності ФГЗ.

Розв'язано науково-практичні задачі моделювання процесів функціонування електроенергетичної системи в умовах лібералізованого ринку електричної енергії шляхом удосконалення існуючих та розробки нових моделей, методів і засобів імітаційного моделювання функцій організованих сегментів та роздрібного ринку електричної енергії за умов неповноти вхідної інформації з урахуванням особливостей функціонування ОЕС України. Розвинуто науково-методологічні положення щодо кількісної оцінки вартості усунення системних і мережевих обмежень ОЕС України з використанням механізмів балансуючого ринку електричної енергії й адекватного відображення структури роздрібних тарифів для різних груп споживачів, що дало змогу підвищити ступінь адекватності оцінки наслідків регуляторних та управлінських рішень в електроенергетиці в період переходу до лібералізованого ринку електричної енергії. Запропоновано новий підхід й уперше розроблено дворівневу імітаційну модель для комплексного оцінювання системних і мережевих обмежень ОЕС України за добу до години постачання та з урахуванням похибки прогнозів виробництва і споживання електричної енергії, що забезпечує оптимальний вибір складу генеруючого обладнання для балансування ОЕС України в умовах упровадження лібералізованої моделі ринку електричної енергії. Вперше розроблено модель оцінки впливу функцій передачі та розподілу електричної енергії операторами магістральних і розподільних мереж на результати функціонування роздрібного ринку електричної енергії, яка, на відміну від попередніх, дозволяє дослідити структуру та перспективи розвитку цього сегменту ринку з урахуванням результатів роботи організованих сегментів ринку електроенергії, результатів функціонування суміжних ринків палива, а також макроекономічних показників української економіки.

Індекс рубрикатора НБУВ: З264.53

Рубрики:

Електронні та іонні перетворювачі та випрямлячі

Шифр НБУВ: РА450098 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вирішено наукове завдання щодо вдосконалення методів, математичних моделей для аналізу режимних перенапруг у магістральних електричних мережах при наявності несиметрії параметрів та розроблення наукових підходів до заходів для попередження їх появи та розвитку понад критичні значення. Розглянуто та класифіковано види перенапруг при несиметричному режимі роботи магістральних електричних мереж, проведено аналіз зон існування достатніх та необхідних для виникнення перенапруг значень параметрів режимів, розроблено та науково обгрунтовано заходи запобігання виникненню перенапруг. Розроблено математичну модель ліній електропередавання з урахуванням впливу коронного розряду. Це у значній мірі дозволило підвищити точність отримуваних результатів. Здійснено верифікацію отриманої моделі шляхом порівняння отриманих результатів моделювання з пусковими та системними випробуваннями реальної лінії надвисокої напруги. Розглянуто проблему виникнення перенапруг на лініях з неповною реакторною групою та вперше запропоновано розв’язання її шляхом використання шунтувальних реакторів інших підстанцій.

Увагу приділено вдосконаленню методів, математичних моделей для аналізу режимних перенапруг у магістральних електричних мережах при наявності несиметрії параметрів і розробці наукових підходів до заходів для попередження їх появи та розвитку понад критичні значення. Розглянуто та класифіковано види перенапруг при несиметричному режимі роботи магістральних електричних мереж. Проведено аналіз зон існування достатніх і необхідних для виникнення перенапруг значень параметрів режимів. Розроблено та науково обґрунтовано заходи запобігання виникненню перенапруг. Створено математичну модель ліній електропередавання з урахуванням впливу коронного розряду. Це у значній мірі дозволило підвищити точність одержуваних результатів. Здійснено верифікацію розробленої моделі шляхом порівняння одержаних результатів моделювання з пусковими та системними випробуваннями реальної лінії надвисокої напруги. Розглянуто проблему виникнення перенапруг на лініях із неповною реакторною групою, вперше запропоновано вирішення її шляхом використання шунтувальних реакторів інших підстанцій. Також запропоновано використання компенсаційного реактора не лише під час безструмової паузи однофазного автоматичного повторного ввімкнення, а й у нормальному режимі. За допомогою проведеного моделювання доведено безпечність постійного знаходження під напругою компенсаційного реактора, розраховано додатковий економічний ефект у вигляді зниження втрат енергії реакторної групи на 6,183 кВт • год у порівнянні із застосуванням класичної схеми. Шляхом моделювання несиметричних режимів доведено дієвість і надійність використання неповнофазних режимів роботи повітряних ліній надвисокої напруги. Розроблено безпечну послідовність роботи вимикачів для уникнення перенапруг під час здійснення комутацій при неповнофазних режимах роботи. Розглянуто та досліджено вплив режиму роботи грозозахисних тросів на рівень внутрішніх перенапруг у повітряних ліній надвисокої напруги.

Увагу приділено підвищенню енергоефективності вентильно-індукторних (ВІД) і асинхронних двигунів (АД) для систем зі змінним навантаженням, які широко використовуються у промисловості, комунальному господарстві, побутовій техніці. Вирішено актуальну науково-прикладну проблему розвитку теорії електричних машин у напрямку розробки математичних моделей, уточнення характеру протікання електромагнітних та електромеханічних процесів, розробки концепції оптимального проєктування, принципів керування ВІД і АД з урахуванням особливостей навантаження та розробки заходів із підвищення їх енергоефективності в робочих режимах. Розроблено загальну структуру математичної моделі для дослідження квазісталих режимів електромеханічних перетворювачів енергії зі змінним навантаженням, яка включає динамічні математичні моделі АД і ВІД, навантаження, що забезпечує на основі розробленого алгоритму розрахунок інтегральних значень частоти обертання ротора, струмів, моментів і їх пульсацій, коефіцієнтів корисної дії двигунів на періоді повторювання - періоду збігу в часі сусідніх максимумів електромагнітного моменту і моменту навантаження та порівняння цих результатів із результатами розрахунків зі сталим моментом опору, який дорівнює середньому значенню періодичного моменту навантаження. Це дозволило уточнити характер протікання електромагнітних та електромеханічних процесів і підвищити адекватність математичного моделювання двигунів у квазісталих режимах. З метою селекції нерегульованих АД, для яких комплексне проєктування з урахуванням особливостей зміни моменту опору є доцільним для підвищення енергоефективності режимів роботи, запропоновано критерій інтенсивних квазісталих режимів, який розраховується як відношення механічної постійної двигунів до електромагнітної та залежить від числа пар полюсів, критичних значень моменту і ковзання, моменту інерції привода, що дозволяє оцінити співвідношення електромагнітних і механічних процесів та ефективність квазісталих режимів. Уперше розроблено комплексну математичну модель частотно-регульованих АД приводів поршневих компресорів з урахуванням періодичного навантаження, нелінійності електромагнітних параметрів, несиметрії та несинусоїдності процесів, що дозволяє проводити уточнений аналіз режимів їх роботи за зміни частоти і напруги живлення. Виявлено з використанням критерію інтенсивних квазісталих режимів, який запропоновано для оцінки протікання електромагнітних і електромеханічних процесів та ефективності цих режимів, області критичного зниження ККД (більш ніж на 10 %) нерегульованого та частото-регульованого АД поршневих одноциліндрових компресорів, що науково обґрунтовує необхідність розробки заходів із підвищення ефективності двигунів у робочих режимах. Розвинуто концепцію оптимального проєктування АД з урахуванням перехідних процесів за умови змінного навантаження, яка базується на одержаних уперше аналітичних залежностях коефіцієнта корисної у квазісталих режимах від довжини пакета статора і числа ефективних провідників обмотки у пазу статора, та дозволяє підвищення ККД до 10 % у порівнянні з оптимальним проєктуванням у сталих режимах. Розвинуто теоретичні засади проєктування ВІД, які включають методику їх пропорційного перерахунку та концепцію оптимального проєктування. Методика базується на зв'язку енергетичних показників машин базової та нової, яка розробляється на задані потужність і частоту обертання та геометрично їй подібна, дозволяє визначити конструктивні параметри нової машини та забезпечує скорочення часу вибору варіантів ВІД на етапі попереднього проєктування. Концепція оптимального проєктування ВІД базується на використанні аналітичних залежностей максимального та середнього електромагнітного моментів і їх пульсацій тощо від внутрішнього діаметра статора, кутових величин полюсів статора та ротора, що дозволяє підвищити ефективність проєктування ВІД та одержати оптимальний його варіант із заданим середнім електромагнітним моментом з мінімальними пульсаціями. За допомогою запропонованих підходів розроблено ВІД із покращеними технічними показниками та меншою масою активних матеріалів. Розроблено математичні моделі ВІД, у яких враховується взаємний вплив індукторної машини, комутатора, системи керування, періодичного характеру навантаження, з використанням нелінійних залежностей індуктивності фази статора від струму і кута повороту ротора та розроблених алгоритмів регулювання частоти обертання ВІД, що дозволяють проводити аналіз динамічних режимів і формувати ефективні робочі характеристики двигунів за зміни напруги живлення і кутів комутації та навантаження. Розвинуто принципи керування частотою обертання ВІД із періодичним навантаженням і її стабілізації шляхом зміни напруги живлення та кутів комутації, що дозволяє формувати енергоефективні робочі режими ВІД. Уперше розроблено принцип регулювання частоти обертання ВІД одноциліндрових поршневих компресорів за зміни напруги живлення та кутів комутації із забезпеченням максимальних значень ККД і необхідного регламентованого рівня їх пульсацій у робочому діапазоні з урахуванням періодичного навантаження. Розроблено рекомендації щодо селекції й удосконалення нерегульованих АД шляхом їх оптимального проєктування та доцільності розробки заходів АД із перетворювачами частоти для підвищення енергоефективності в робочих режимах у складі систем зі змінним навантаженням. На підставі результатів чисельних та експериментальних досліджень розроблено принципи керування ВІД одно - і двоциліндрових поршневих компресорів, що забезпечують при зміні напруги живлення та кутів комутації максимальні значення ККД і необхідний рівень пульсацій частоти обертання в діапазоні 1 : 6. Зазначено, що результати, одержані в сукупності, мають важливе значення для розробки енергоефективних приводів різноманітного технологічного обладнання підвищеної ефективності комунального, сільськогосподарського та промислового призначення.

Увагу приділено розвитку теорії лінійних магнітоелектричних двигунів (ЛМД) вібраційної дії в напрямі розробки нових і вдосконалення наявних математичних моделей, методів розрахунку й аналізу електромагнітних параметрів, електромеханічних характеристик, які дають змогу врахувати особливості будівельних технологічних процесів, зокрема коливальний рух якоря, широкий робочий частотний діапазон, застосування масивних магнітопроводів із низьковуглецевих конструкційних сталей і неперіодичний характер електромеханічних коливальних процесів. Науково обґрунтовано конструктивні принципи побудови ЛМД вібраційної дії, зокрема визначено оптимальне співвідношення між шириною полюса якоря та полюсною поділкою за критерієм максимуму амплітуди першої гармоніки магнітної індукції в повітряному проміжку, оптимальний зовнішній діаметр активної зони двигуна за критерієм максимуму відношення електромагнітної сили до об'єму активної зони, а також оптимальні параметри навантаження та співвідношення між амплітудою коливань і полюсною поділкою за критерієм максимуму ККД, що забезпечує ефективність конструктивних рішень на етапі проєктування. Вдосконалено науковий підхід до визначення електромеханічних характеристик ЛМД вібраційної дії за допомогою врахування закономірностей зміни параметрів схеми заміщення від робочої частоти, сили струму та режиму роботи, який ґрунтується на одночасному розв'язанні польової й електричної задач і застосуванні еквівалентного комплексного механічного опору в рівнянні рівноваги напруг, що забезпечило підвищення точності розрахунку електромеханічних коливальних процесів у широкому діапазоні зміни робочої частоти. Покращено математичну модель для аналізу електромеханічних процесів ЛМД у віброударній системі через урахування сили контактної взаємодії Герца, що дало змогу дослідити динамічні характеристики та визначити вплив робочої частоти, напруги живлення, магніторушійної сили обмотки, інтенсивності поля постійних магнітів на виникнення періодичного та квазіперіодичного режимів руху якоря. Вперше, за допомогою методу точкових відображень Пуанкаре, виявлено у ЛМД електромеханічні коливальні процеси з хаотичною динамікою, визначено умови їх виникнення, що забезпечує розширення функціональних можливостей такого типу машин завдяки реалізації хаотичного режиму руху робочих органів будівельних машин і механізмів. Розроблено мультифізичну математичну модель для аналізу теплових процесів у ЛМД вібраційної дії, що ґрунтується на теорії кіл, яка, на відміну від відомих, враховує взаємний зв'язок електромагнітних, механічних і теплових процесів у коливальному режимі роботи, що дає змогу прогнозувати електромеханічні та теплові характеристики двигуна як у перехідних, так і в усталених режимах роботи та забезпечити необхідні технологічні показники з урахуванням допустимого рівня температури. Сформовано нову коло-польову математичну модель ЛМД вібраційної дії, яка, на відміну від наявних, суміщає розрахунок нестаціонарного електромагнітного поля в неоднорідному нелінійному провідному середовищі з високо коерцитивними постійними магнітами з одночасним розрахунком рівнянь електричного та механічного кіл, що підвищує точність розрахунків електромеханічних коливальних процесів. Розроблено рекомендації щодо вибору структури й оптимальних конструктивних параметрів ЛМД вібраційної дії, використання яких на практиці дає змогу створювати будівельне обладнання, що має покращені енергетичні характеристики завдяки здійсненню, за допомогою таких двигунів, заданого руху робочих органів - просторові коливання, нерегулярні (хаотичні) коливання, регулярні коливання, що чергуються з хаотичними та ін. Основні результати роботи у вигляді розрахункових характеристик статичних і динамічних режимів, конструктивних рішень використано під час створення дослідних і робочих зразків ЛМД вібраційної дії, які застосовуються у приводах випробувальних вібраційних установок (Національний авіаційний університет), у процесах вібраційного занурення будівельних елементів (ТОВ "СКФ-БУД"), для сортування й орієнтування деталей і приготування штукатурних сумішей під час виробництва надлегких термоізоляційних стінових панелей (НВП "Проммашсервіс"), а також у навчальному процесі Київського національного університету будівництва і архітектури. Результати роботи рекомендовано використовувати під час розробки нових зразків ЛМД вібраційної дії для приводів будівельних машин і механізмів.

Досліджено процеси електромеханічного перетворення енергії в безконтактних магнітоелектричних машинах зворотно-обертального руху з пружним магнітним зв'язком між статором і ротором. Розроблено принципи побудови, структури, математичні моделі спеціалізованих безконтактних магнітоелектричних двигунів зворотно-обертального руху, що забезпечують їх реалізацію з однороторною, а також двороторною конструкцією при активній компенсації негативної дії реактивних знакозмінних моментів. Методи дослідження базуються на теорії електромеханічних систем і машин, методах математичного і фізичного моделювання, теорії автоматичного керування, методах скінчених елементів на основі ліцензованих програмних комплексів COMSOL i MATLAB для розрахунку електромагнітного поля у двовимірній постановці задачі. Вирішено важливу наукову задачу розробки принципів побудови безконтактних магнітоелектричних двигунів зворотно-обертального руху малої потужності та принципів активної компенсації реактивного знакозмінного моменту ротора двигуна для мінімізації негативного впливу механічних вібрацій на корпус приладу. Встановлено аналітичні співвідношення між геометричними параметрами елементів магнітної системи двигуна зворотно-обертального руху при забезпеченні максимуму електромагнітного моменту на одиницю споживаної електроенергії. Визначено принципи керування зворотно-обертальним рухом виконавчого елемента. Розроблено структури та математичну модель двороторного БМД зворотно-обертального руху для компенсації реактивного моменту на корпус двигуна. Акцентовано, що результати роботи у вигляді оптимальних геометричних співвідношень між елементами магнітної системи, структура двороторного двигуна зі скомпенсованими реактивними моментами, принципи керування режимами зворотно-обертального руху впроваджені в конструкціях електромеханічних приладів, що випускаються Науково-виробничою фірмою «Елерон», м. Київ. Зазнвчено, що теоретичні результати і рекомендації є основою для розробки спеціалізованих безконтактних магнітоелектричних двигунів зворотно-обертального руху, застосовуваних у різних типах електромеханічних приладів і інструментів. Запропоновано реалізацію принципу активної компенсації реактивних знакозмінних моментів виконавчого елемента і створених двороторних структур, що дозволять проектувати ручний інструмент, позбавлений негативного впливу механічних вібрацій на руки оператора. Наголошено на виробництві ручного спеціалізованого інструменту, в якому необхідно застосувати зворотно-обертальний рух виконавчого елементу.