З метою розв'язання задачі поліпшення показників якості електричної енергії та перехідних процесів синхронних двигунів перетворювальних агрегатів кар'єрних екскаваторів розроблено математичну модель для дослідження перехідних процесів двох синхронних двигунів, які живляться від мережі з віддаленим джерелом напруги з застосуванням засобів теорії планування експериментів. Це дає можливість відшукання функцій відгуку електромагнітного моменту синхронних двигунів і зниження напруги в точці підключення обох синхронних двигунів. На одержаних функціях відгуку за допомогою методів лінійного програмування встановлено, що використаний у певний час спосіб пуску самосинхронізацією синхронного двигуна з мережею не забезпечує раціональних умов протікання пуску. За допомогою функцій відгуку та за умов заданих максимально припустимих значень електромагнітного моменту включення та зниження напруги в мережі визначено діапазони кутів включення та ковзань синхронного двигуна, який включається несинхронно, у мережу. Одержано межі допустимості несинхронного включення в мережу, що дозволяє розробити універсальний пристрій керування точною синхронізацією з мережею.

Наведено результати дослідження трьох систем електроприводу шахтного електровозу типу 14КА - штатної системи релейно-контакторного керування швидкістю двигуна постійного струму (ДПС), системи широтно-імпульсний перетворювач - ДПС із релейним регулятором, і системи перетворювач частоти - асинхронний двигун із векторним керуванням. Важливим критерієм у ході визначення ефективності роботи електровозу є точність стабілізації його швидкості відповідно до заданої трикутної тахограми руху. Дослідження проведено за допомогою імітаційного моделювання. У процесі моделювання враховано вплив властивостей зчіпних пристроїв - значна величина зазору (до 0,2 м), і наявність пружних амортизаторів. Встановлено, що через зазори, які спочатку були зімкнені, у разі розгону (гальмування) у зчіпних пристроях виникають значні пружні зусилля. Найбільший прояв дії цих пружних зусиль можна побачити на прикладі системи з релейно-контакторним керуванням, оскільки швидкість електровозу значно відхиляється від заданої. У разі використання системи векторного керування швидкість електровозу відхиляється незначно, а за використання релейного регулятора швидкість електровозу практично збігається з заданою тахограмою руху. Останнє надає підставу за часткової модернізації електроприводу електровозу, без необхідності заміни тягового двигуна, рекомендувати впровадження релейного регулятора швидкості, як рішення, що надає можливість досягти високої точності стабілізації швидкості.

Наведено результати дослідження явищ за короткочасного відриву пантографу рудникового електровозу типу 14КА з системою частотного електроприводу інвертор напруги - асинхронний двигун. Мережа електропостачання враховується як некерований випрямляч, який отримує живлення від джерела напруги, з тролеями, які враховуються як послідовне сполучення індуктивного та активного опорів. Рейки також враховуються як малий активний опір. Дослідження проведено за допомогою імітаційного моделювання. У ході моделювання інвертор електровозу відключався від мережі 2 рази послідовно на час 0,05 с. Утворення дуги у разі розриву індуктивного струму у цьому випадку не враховувалося. Встановлено, що, під час розриву виникають значні високочастотні коливання в мережі величиною до 40 кВ, а за відновлення контакту з мережею виникають значні струми вмикання та пікові електромагнітні моменти, що багатократно перевищують номінальний момент двигуну. Отримані результати досліджень призводять до необхідності подальшого вдосконалення частотного приводу щодо використання на шасі рудникового електровозу, для зменшення негативних явищ у разі відриву пантографу від тролею.

Розглянуто питання стану функціонування електропотягів залізорудних копалень. Розроблено теоретичні положення та практичні рішення з підвищення ефективності функціонування тягових електромеханічних комплексів рудникових типів електровозів шляхом зменшення рівня впливу динамічних процесів у структурах "електровоз - вагонетки" з урахуванням експлуатаційних чинників залізорудних копалень. Особливу увагу приділено неусталеним режимам тягових електромеханічних комплексів, які пов'язані з проблемою виникнення динамічних процесів як у самому тяговому електромеханічному комплексі, так і в комплексі "електровоз - вагонетки", що може спричиняти процеси автоколивань у складових електропотяга.

Проведено аналіз системи та методів пуску синхронних електричних двигунів вентиляторів головного провітрювання залізорудних шахт. Зроблено висновок про необхідність модернізацій методу пуску синхронного електричного двигуна, при тому, що встановлена система прямого пуску має ряд недоліків та негативно впливає на енергетичні показники електромеханічного комплексу вентилятора головного провітрювання шахт. Пріоритетним напрямком у вирішенні комплексу вище зазначених проблем є використання сучасних досягнень в області напівпровідникової перетворювальної техніки, в частині розвитку ефективних схем і способів пуску та керування синхронним електроприводом. Проведено моделювання прямої системи пуску синхронного електричного двигуна з вентиляторним навантаженням. При цьому було підтверджено ряд недоліків прямого пуску та визначено кількість спожитої енергії. При розробці нової адекватної дослідницької моделі було удосконалено модель прямого пуску синхронного електричного двигуна з вентиляторним моментом встановлено підсистему для покрокової зміни величини напруги та частоти і отримано експериментальні дані для оцінювання енергоефективності варіативних методів пуску електроприводів синхронного електроприводу головних вентиляторних установок шахт. Проведено моделювання запропонованого методу пуску для синхронного електричного двигуна з вентиляторним моментом. Цей метод пуску дозволив позбавитись головного недоліку, а саме великого пускового струму та дозволив підвищити енергоефективність електромеханічного комплексу вентиляторів головного провітрювання за рахунок того, що спожита активна енергія при пуску зменшується приблизно на 50 % в порівнянні з прямою системою пуску.

Проаналізовано режими функціонування електромеханічних систем вітроелектричних установок на базі асинхронних генераторів в функції зміни вхідних параметрів. Запропоновано модель вітроелектричної установки з вітряною турбіною. За допомогою моделі проведені багатоваріантні дослідження, в результаті яких було встановлено, що електромеханічна система вітроелектричної установки має 4 канали впливу на неї: швидкість вітру, кут повороту лопатей ротора, ємність самозбудження й опір навантаження. Для кількісного визначення цієї залежності між змінними величинами режиму роботи вітроелектричної установки використано апарат теорії планування експериментів. За допомогою апарату лінійної множинної регресії визначені функції відгуку за частотою обертання та напруги асинхронного генератора. Встановлено, що отримані показники адекватності недостатньо високі, оскільки система управління виявилася нездатною підтримувати в системі електропостачання необхідні показники якості електричної енергії для загальнопромислових мереж. Розроблений варіант системи управління вітроелектричною установкою придатний лише для локальних мереж з нижчими вимогами до якості енергії, наприклад, до мереж із дизельними генераторами. З'ясовано, що поверхня функції відгуку в даному випадку суттєво нелінійна для того, щоб отримати порівняно просту за формою функціональну залежність із високим ступенем адекватності. Встановлено, що логістику побудови високоточної системи управління для підтримки частоти і напруги асинхронного генератора вітроелектричної установки необхідно здійснювати на інших принципах, наприклад з використанням нечіткої логіки, штучного інтелекту, або експертних систем.