Експлуатація електричних машин з пошкодженнями в силовому електричному ланцюзі статора двигуна призводить до асиметрії заряду фазного струму двигуна, збільшення втрат нагріву в окремих фазах, виникнення змінних складових електромагнітного моменту і споживаної потужності. Обмотка статора електродвигуна складається з декількох статорних стрижнів і лобових частин. Завдяки складній структурі обмотки і сталевому сердечнику загасання і спотворення імпульсу, що передається через обмотку, є складними і залежними від частоти. Аналіз, представлений у даній главі, може бути застосований до інших обертових машин, таких як двигуни низької напруги. В даній роботі представлено аналіз частотних характеристик низьковольтних електричних машин зі всипними обмотками з урахуванням процесів послідовної руйнації ізоляційної конструкції впливом тепловологих циклів. Показано, що частотні характеристики можуть бути узагальненим параметром стану ізоляції в умовах періодичного відстеження якості ізоляції при регламентних ревізіях. Доведено, що частотні характеристики, які зняті в режимах холостого ходу та короткого замикання мають діагностичні ознаки рівня руйнації ізоляції при зволоженні, які полягають у зміщенні екстремумів характеристик в область більш низьких частот, а також зменшення площі під кривою між мінімальними і максимальними екстремумами характеристики.

Звернено увагу на математичне та імітаційне моделювання електромеханічних систем та електротехнічних комплексів. Розглянуто принцип електромеханічних аналогій; математичне моделювання типових електричних кіл, осциляторів та маятників, вимірювальних перетворювачів, електродинамічних та електромагнітних вібростендів, електромеханічних перетворювачів постійного струму, електричних машин змінного струму. Наведено характеристику вимірювальних перетворювачів оптичного типу.

Basic practical situations and processes in electrical contact-based and electronic switching devices followed by switching transients are represented in the textbook. The textbook includes also physical representation and main methods for analysis and calculations of the switching transients.

Purpose. Investigation of the effect of pulsed excitation of the electronic circuit-controlled inductor and armature windings, powered with the capacitive energy storage (CES) source, on the speed and power indicators of a linear pulse electrodynamic converter (LPEC). Methodology. On the basis of the developed numerical model, the influence of pulsed excitation - vibrationally damped, half-wave, aperiodic, and aperiodic with recharge, on the characteristics and performance of LPEC is studied. The mathematical model of the LPEC, using the lumped parameters of the stationary winding of the inductor and the movable winding of the armature, takes into account the interconnected electromagnetic, mechanical and thermal processes, presenting their solutions in a recursive form. Findings. It was found that the pulse excitation of the LPEC insignificantly affects the maximum speed, the pulse of electrodynamic forces (EDF) and the temperature rise of the inductor winding. The highest values of the maximum speed and impulse of an EDF arise upon excitation by a vibrationally damped current pulse, while the smallest ones - upon excitation by an aperiodic pulse. The LPEC excitation by an aperiodic current pulse with recharge allows the use of a reduced charge voltage for rechargeable CES. With a decrease in this voltage and with conservation of the energy of the CES, the amplitude of the EDF decreases by 31,5 %, but due to the delay of electromagnetic processes, the pulse of the EDF increases by 3 %, and the efficiency - by 8,2 %. Originality. A comprehensive criterion for the LPEC efficiency was introduced, which takes into account the amplitude of the excitation current, the mass of the windings, the temperature of the inductor winding, the magnitude of the EDF pulse, the efficiency, and the maximum speed for a given reliability coefficient. Using this criterion, we found that in terms of power and speed indicators, the most efficient is a converter excited by an aperiodic current pulse with recharge, and the quality of work is a converter excited by an aperiodic pulse. Practical value. The influence of the width of the copper bus and the corresponding axial heights of the windings of the inductor and the armature on the speed and power performance of the LPEC using vibration-damping, half-wave, aperiodic and aperiodic with recharge current pulses is established.

Рассмотрено описание системы магнитно-связанных индуктивностей с помощью сигнальных графов. Эквивалентные преобразования сигнального графа позволили представить его в форме, когда узловые сигналы токов и напряжений выражаются через три параметра: индуктивность первичной обмотки и коэффициенты связи и трансформации. Получены математические зависимости для расчёта индуктивности рассеяния и соотношения между индуктивностями рассеяния первичной стороны и приведенной индуктивности рассеяния вторичной стороны. Анализ этих соотношений показывает, что с уменьшением коэффициента связи доля приведённой индуктивности рассеяния вторичной обмотки нелинейно возрастает, а равномерное распределение индуктивности рассеяния между первичной и вторичной сторонами возможно лишь при коэффициентах связи, близких к единице. Рассмотрена возможность пренебречь в некоторых случаях взаимным влиянием обмоток трехфазного трансформатора, расположенных на разных стержнях его магнитопровода.

Проаналізовано можливість одержання зручного для практичного використання розрахункового методу для визначення змін магнітного поля електричних машин. Показано несиметричність магнітного поля навколо чотириполюсної машини. Одержааний аналітичний та графічний матеріал дозволяє за реальних виробничих умов обрати місця перебування і шляхи пересування персоналу.

Одержав подальший розвиток метод інтегральних рівнянь для розрахунку нестаціонарних електродинамічних процесів, де вперше враховано взаємний рух масивних феромагнітних тіл зі складною геометрією границі в якому магнітні властивості середовища відображаються введенням простого шару поверхневих струмів намагнічування. Розвинуто метод розрахунку електродинамічних процесів у системах зворотно-поступального руху з урахуванням складного руху масивних елементів і втрат на вихрові струми, в якому пошук координат положення рухомих частин та їх швидкостей відбувається в різні моменти часу, що дає змогу перевести нелінійну задачу відносно координат і швидкостей у дві лінійні, пов'язані між собою задачі відносно часу та просторового положення. Обгрунтовано доцільність використання масивних елементів у конструкції коаксіально-лінійного двигуна, що дає змогу ефективно керувати законом руху якоря шляхом зміни форми напруги живлення статора.

Індекс рубрикатора НБУВ: З261-01 + З291-05

Рубрики:

Електричні машини. Електромашинобудування

Електричний привід

Шифр НБУВ: РА430429 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати розрахунку кутової та осьової компонент вектора напруженості магнітного поля для різних значень відносної магнітної проникності матеріалу диска. Показано, що в робочій зоні електродинамічного гальма на поверхні диска радіальна компонента вектора напруженості магнітного поля відсутня, а кутовою компонентою за відносної магнітної проникності матеріалу диска, більшої 10, можна знехтувати.

Purpose. Determination of particular features of electric machines electromagnetic field modeling when the change of magnetic system properties is caused by the presence of damages of the main types occurring during electric machines long-term operation and repairs. Methodology. The comparative experimental analysis of changes of the properties of electric machine magnetic systems during their repair and long-term operation is substantiated. Mathematical grounds for influence of magnetic system main faults on electromagnetic field described by Maxwell's equations. Numerical modeling of magnetic field in electric machines with damaged magnetic systems with the finite-element method. Findings. The principles of modeling electromagnetic field in electric machines with magnetic system damages characterized by considerable error-free running time and subjected to a number of overhauls have been grounded. As a result, the necessity of the use of models of various types for calculation of electromagnetic field, depending on the presence and localization of the main types of magnetic system damages, has been proved. The adequacy of the proposed approach to modeling core defects of DC motors has been confirmed. Originality. The peculiarities of different types of damages in laminated cores and the ways to take them into account while simulating electric machine electromagnetic field are studied. The ways of solving the mentioned task using the finite element method by the example of computation of the change of vibroexcitation forces caused by the electromagnetic nature in direct current machines are developed. Practical value. The obtained results make it possible to predict the change of an electromagnetic component of vibration and irregularity of torque distribution of DC motor, caused by laminated core defects. There is also a possibility of estimating the rate of laminated core damage influence on the main IM operating characteristics.

Путем аналитического и численного моделирования исследована эффективность экранирования однородного гармонического магнитного поля при помощи электропроводящего кольца. Установлены зависимости коэффициента экранирования от радиуса кольца и его поперечного сечения. Определены параметры электропроводящего кольца, применение которого позволяет снизить действующее значение магнитной индукции на 30 %.

Обгрунтовано причини підвищення ступеня насичення магнітної системи електричних машин із тривалим наробітком на відмову. Доведено, що застосування існуючих методів розрахунків параметрів електромагнітних та енергетичних процесів за ступенів насичення, що зустрічаються на практиці, призводить до неприпустимих похибок. У процесі розв'язання задачі обгрунтовано уточнений метод розрахунку параметрів, застосовний у розглянутих умовах. Одержано достатній ступінь збігу результатів розрахунків з даними експериментів за інтегральними параметрами та миттєвими енергетичними й електромагнітними характеристиками.

Проанализирован процесс зарядки пыли в поле импульсного униполярного коронного разряда для системы электродов "острие-сетка". Получены выражения для определения основных параметров процесса зарядки мелкодисперсной фазы аэрозоля, позволяющие обеспечить эффективный режим работы системы.

Разработана методика и проведение экспериментальных исследований макета системы активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты с различными алгоритмами управления с помощью одной обмотки магнитного исполнительного органа. В ходе математического моделирования определяются геометрические размеры обмотки магнитного исполнительного органа, исходя из размеров защищаемой области, а конфигурация обмотки магнитного исполнительного органа определяется, исходя из требуемой равномерности распределения магнитного поля в защищаемой области. Проведены экспериментальные исследования разомкнутых, замкнутых и комбинированных систем активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты с одной обмоткой магнитного исполнительного органа. Впервые экспериментально подтверждена возможность уменьшения уровня индукции техногенного магнитного поля промышленной частоты в заданной зоне в 3 - 5 раз с одной обмоткой магнитного исполнительного органа. Показана возможность уменьшения уровня индукции магнитного поля в ограниченной зоне рассматриваемого пространства в 15 - 20 раз. На основании проведенных расчетов был изготовлен макет системы активного экранирования техногенного магнитного поля промышленной частоты с различными алгоритмами управления с помощью одной обмотки магнитного исполнительного органа.

Наведено фізичне пояснення ефекту Губера - виникнення обертального моменту рухомої колісної пари за умови проходження крізь них електричного струму. Запропоновано нові конструкції коліс колісної пари, завдяки яким в ефекті Губера, має місце й пусковий момент.

Показано, що довільний електромеханічний об'єкт є носієм генетичної інформації. Розглянуто взаємозв'язок генетичної інформації електромеханічних об'єктів з породжувальною періодичною системою первинних джерел магнітного поля й генетичними програмами їх структурної еволюції. Проаналізовано рівні подання знань у генетичних програмах структуроутворення електромеханічних систем. Запропоновано методологію визначення генетичних програм довільного рівня деталізації за наявності опису лише одного представника класу. На прикладі складної електромеханічної системи показано послідовність застосування процедур генетичного синтезу й аналізу в задачах розпізнавання та розшифровки генетичних програм. Показано взаємозв'язок структури магнітного поля з гомологією й просторовою геометрією обмоток, а також із фізичним станом вторинного середовища в об'єктах-нащадках. Визначено інноваційний потенціал генетичних програм досліджуваного класу електромеханічних систем. Наведено результати еволюційних експериментів, що підтверджують достовірність виконаних досліджень.

Зазначено, що розрахунок і проектування електромеханічних пристроїв передбачають розв'язування великих лінійних розріджених систем рівнянь, що потребують застосування високоефективних алгоритмів. Застосовано техніку доповнення Шура з попередньо зумовленим методом спряжених градієнтів до аналізу режиму електричної машини - розрахунку електромагнітного поля, зовнішнього кола та механіки ротора. Задачу сформульовано у двовимірній постановці за допомогою методу скінченних елементів з проведенням розпаралелення розрахунків. Запропоновану методику розпаралелення з двома операторами попереднього обумовлення проаналізовано стосовно її обчислювальної ефективності та кількості ітерацій. Продемонстровано результати моделювання електричної машини.

Обоснована необходимость определения потерь от вихревых токов, вызванных потоками рассеяния, в элементах конструкции трехстепенной электрической машины. Разработан метод определения потерь в тонкой проводящей оболочке, пронизываемой потоком рассеяния. Оценена точность определения потерь от высших гармоник магнитного поля. Получены зависимости потерь от ориентации ротора в пространстве для материалов с различной электропроводностью.

Розрахунок магнітного поля є одним із перспективних шляхів діагностики двигунів, оскільки з ним пов'язані основні процеси в електричних машинах. Розглянуто електричний двигун із неявнополюсним статором і явнополюсним ротором. Особливістю конструкції наданого електродвигуна є наявність тонкої феромагнітної перемички між обмоткою статора й зазором між статором і ротором. При номінальному режимі роботи електродвигуна феромагнітний матеріал, з якого вона виготовлена, входить у стан магнітного насичення. Це необхідно для суттєвого зниження шунтування магнітного потоку струмів статора й постійних магнітів цими перемичками, магнітна проникливість матеріалу яких наближається до значення магнітної проникливості повітря, що робить необхідним урахування нелінійних магнітних характеристик матеріалу при розрахунку середнього моменту двигуна наданої конструкції. На основі методу вторинних джерел розроблено дво- та тривимірну математичні моделі для розрахунку характеристик магнітного поля у вентильному електродвигуні із закритими пазами з урахуванням нелінійної магнітної характеристики. Перевагою розглянутого методу вторинних джерел є звуження області пошуку невідомих.

Розглянуто будову та виконано дослідження динамічних характеристик лінійного двигуна з постійними магнітами, який використовується як привідний у тренажері. На основі проведених експериментів створено структурну модель лінійного двигуна з врахуванням наявності магнітного демпфера та ефектів від нього. Одержану структурну модель проаналізовано в середовищі MATLAB-Simulink.