Usage of instantaneous power signal spectra for detection of most frequently caused IM damages was grounded. Efficiency of this method was verified experimentally.

Обосновано использование спектра сигнала мощности асинхронного двигателя (АД) для диагностики наиболее типичных его дефектов. Экспериментально проверена эффективность диагностики АД по спектру мощности.

Обгрунтовано використання спектра сигналу потужності асинхронного двигуна (АД) для діагностики найбільш типових його дефектів. Експериментально підтверджено ефективність діагностики АД за спектром потужності.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л116.23-51

Рубрики:

Видобування з сипких матеріалів сталевих і чавунних тіл

Шифр НБУВ: Ж43601 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано метод непрямого визначення енергетичних показників і потужності на валу асинхронного двигуна (АД). Показано, що застосування цього методу надає змогу оцінити енергетичну ефективність роботи АД без вилучення його з технологічного процесу за мінімальної можливої інформації про параметри електроприводу і за умов практичної неможливості використання силового обладнання для створення спеціальних режимів роботи та тестових впливів. Обгрунтовано можливість розрахунку потужності на валу АД як за статичних, так і в динамічних режимів, на базі постійних втрат двигуна, що визначаються за режиму холостого ходу, без їх поділу на втрати в сталі і втрати в механічних вузлах. Експериментальні дослідження довели точність та ефективність запропонованого методу у процесі розрахунку потужності на валу АД.

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.

Purpose. Determination of the optimum law of control for locking and regulating valve electric drive, providing change in pressure in hydronetwork within the admissible limits and minimum time of pipeline valve control in emergencies at forced outage of the power supply system. Methodology. A control method for locking-and-regulating pipeline valve electric drive has been substantiated taking into account the nonlinear dependence of the stopcock hydraulic resistance coefficient on a relative degree of the stopcock opening. Using the telegraph equations apparatus and finite element method, a mathematical model of a pump complex has been worked out taking into consideration wave processes in the hydronetwork, which occur during control of pipeline valves with electric drive. Applying the dynamic programming method, the optimum law of control of the stopcock electric drive for the pump complex emergency operation modes has been determined. Findings. It has been proved that generation of irregular control of pipeline valves with electric drive is an efficient method for reduction of dynamic loads in the pump complex. A quality criterion for a closed electromechanical system of dynamic load reduction in a pump complex has been offered. Weight coefficients at quality criterion components in its emergency and operating modes have been substantiated. An optimum law of control of the valve frequency-controlled electric drive has been determined. This law provides change in pressure in the hydrosystem within admissible limits and the most rapid control of pipeline valves in emergencies. Originality. Expediency of developing an irregular law of locking and regulating pipeline valve electric drive has been theoretically proved which takes into account nonlinear dependence of the stopcock hydraulic resistance coefficient on a relative degree of opening at the whole interval of its actuator movement. For the first time a mathematical model of a pump complex has been proposed allowing research of the influence of various laws of pipeline valve control on the value of pipeline network dynamic loads caused by occurrence of surges in its emergency and operating modes. Practical Value. A structure of an electromechanical system of reducing dynamic loads in a pipeline network on the basis of a locking and regulating valve frequency-controlled electric drive with a standby power supply has been substantiated. It will allow eliminating inadmissible pressure growths in the hydrosystem, extending manufacturing equipment life time, improving reliability and efficiency of pump complex functioning in emergencies.

Purpose. To develop a method of decomposition of a signal of electromotive force induced in stator windings in an induction motor with rotor broken bars after disconnection of the motor from the network. Methodology. Methods of comparative analysis, mathematical modeling and forecasting were used. Findings. A mathematical model was developed using finite element method for computation of electromagnetic field in cross-section of induction motor with rotor broken bars. It was proposed to use wavelet-transform of winding electromotive force (EMF) signal in order to determine the number and mutual displacemen of rotor broken bars. A method for decomposition of electromotive force signal of induction motor stator winding to electromotive force signals of active sides of winding coils was developed using the theory of reverse z-transform. This allows one to increase accuracy of induction motors rotor broken bar diagnostics via singling out information features from electromotive force signal of one active side of winding coil We have proposed a method for calculation of electromagnetic field in the cross section of an induction motor with the use of a mathematical model based on the finite element method enabling assessment of broken rotor bars influence on generation of electromotive force in stator windings after disconnection of the motor from the network. The performed analysis of structural features of induction motors allowed us to find out that generation of electromotive force signal in stator winding elements can be influenced by such design factors as the number of pairs of poles, the circuit of connection of coil groups in the winding phase, the type of stator winding. We have proposed to use the theory of reverse z-transform to realize the method of decomposition of the signal of stator winding phase electromotive force. Originality. For the first time we have developed a method of decomposition of a signal of stator winding phase electromotive force with use of the theory of reverse z-transform. This method makes it possible to improve the reliability of diagnostics of induction motor rotor broken bars by means of singling out information features in the signal of electromotive force of one side of the coil. Practical value. We have developed a software module for automated calculation of electromagnetic field in the cross section of an induction motor.

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.

Запропоновано методику розрахунку параметрів нелінійностей енергетичним методом, в основі якого лежать рівняння балансу складових миттєвої потужності джерела і споживача за кожною окремою гармонікою. Показано, що такий підхід дозволяє отримати необхідну кількість рівнянь для визначення параметрів нелінійностей. Методика перевірена на прикладі розрахунку параметрів найпростішого електричного кола з нелінійною індуктивністю.

Розглянуто використання методу повних рівнянь складових миттєвої потужності для задач визначення електромагнітних параметрів асинхронного двигуна (АСД). Одержано залежності, що описують складові миттєвої потужності на нелінійному активному опорі та нелінійній індуктивності ротора залежно від струму ротора. Показано ефективність використання методу повних рівнянь складових миттєвої потужності у процесі ідентифікації нелінійних параметрів АСД.

Видобування небажаних феромагнітних предметів з різних сипучих матеріалів, що транспортуються стрічковими конвеєрами, найважче забезпечити через максимальну товщину шару очищуваного матеріалу для ділянки середини конвеєрної стрічки. Визначено завдання отримання наближеної формули для вихідного проектного значення напруженості магнітного поля в точках, розташованих над серединою зазору між похилими полюсними наконечниками П-подібної магнітної системи. Шуканий розрахунковий вираз отримано за відомою формулою для розрахунку плоскопаралельного поля двох розташованих в одній площині нескінченних пластин. Виконане відповідним чином її перетворення дало змогу знайти вираз для розрахунку поля між похилими поверхнями полюсних наконечників. Експериментальна перевірка, проведена на фізичній моделі та промисловому зразку, підтвердила прийнятність запропонованої формули для попередніх етапів розрахунків підвісних залізовідокремлювачів.

Відомі теоретичні результати щодо проблеми електричної потужності спотворення, втілені в чинних стандартах, підлягають обгрунтованій критиці щодо формування потужності спотворення струмом і напругою, які мають різні частоти. Запропоновано підхід, який базується на порядку формування компонент миттєвої електричної потужності залежно від поєднання (сума або різниця) частот струму і напруги. Отримано аналітичні вирази для компонентів миттєвої електричної потужності кола з гармонійним струмом, яке складається з послідовно з'єднаних конденсатора, котушки індуктивності та резистора. Для цього випадку серед отриманих чотирьох компонентів миттєвої потужності виокремлено дві - активну і реактивну, а також ортогональні складові потужності, осцилюючі з подвійною частотою. Показано, що сума квадратів активної та реактивної складових і сума квадратів зазначених ортогональних складових збігаються, і дорівнюють повній (уявній) потужності. Використовувану методику розвинено для загального випадку полігармонічних струму і напруги. У цьому випадку виявлено, що серед компонентів миттєвої потужності можливо виокремити активну та реактивну потужності як ортогональні квадратурні складові нульової частоти, водночас повну потужність виокремити неможливо. Виконано 2 числові експерименти з періодичними струмом і напругою, які містять по 3 гармоніки. Діючі значення струмів і напруг у кожному з експериментів були прийняті рівними. У цьому випадку амплітуди другої та третьої гармонік струму мінялися місцями. На цьому прикладі показано, що інтегральні показники повної потужності та потужності спотворення, розраховані за відомими методиками, в обох випадках виявилися однаковими, що є некоректним. За таких самих умов серед запропонованих компонентів миттєвої потужності виявлені такі, значення яких виявилися різними для кожного з експериментів. Унаслідок цього запропоновано використовувати середньоквадратичне значення названих компонентів для оцінювання ступеня спотворення відносно середньоквадратичного значення миттєвої потужності.

У процесі дослідження пристроїв, в яких використовується пондемоторна дія магнітного поля, широке застосування отримав метод конформного перетворення, який дає змогу проводити аналіз і розрахунок стаціонарних двовимірних електричних і магнітних полів, що задовольняють рівнянню Лапласа, а також значно спростити задачу розрахунку поля. Але його основним недоліком є відсутність загального способу знаходження комплексного потенціалу, що унеможливлює отримання виразів для напруженості поля і його пондермоторної сили в явному вигляді як функції координат у вихідній області. У роботі вирішується завдання безпосереднього знаходження виразу для питомої пондеромоторної сили магнітного поля з використанням комплексного потенціалу при відомій функції конформного перетворення. Розглянуті приклади розрахунку пондеромоторної сили в робочій зоні полюсів різної форми можуть служити моделлю задля дослідження тягових робочих характеристик електромагнітних систем магнітно-сепаруючих пристроїв. Крім того, отримані вирази також можуть використовуватися задля розрахунку систем, що працюють на принципі пондеромоторної дії електростатичного поля.

Розроблено технології отримання сферичних днищ і циліндричних обичайок у багатошаровому виконанні (БШВ) зі квазішарового матеріалу та ущільнення багатошарової стінки елементів військової техніки. Необхідність цих досліджень пов'язана з підвищенням живучості та усуненню осколочної дії на живу силу та техніку, конструкцій у БШВ, в яких використовуються судини високого тиску (підводні човни, судини для вогнеметів, елементи для бронетехніки). Наведено експлуатаційні умови, в яких найбільш ефективно використовувати конструкції, що виготовлені із шаруватих конструкційних матеріалів. Описано їх переваги за умов експлуатації та виробництва. Найбільш повна реалізація ефективності досягається за щільного прилягання шарів конструкції або у разі використання квазішаруватих матеріалів. Вирішення цього завдання є можливим у разі використання енергії бризантних вибухових речовин. Експериментально встановлено, що вибухове навантаження призводить до збільшення ударної в'язкості та балістичної стійкості оброблюваних матеріалів. Проаналізовано різні варіанти способів ущільнення багатошарової стінки та запропоновано найбільш ефективні технології. В результаті досліджень встановлено технологічні параметри процесів, вимоги до технологічного обладнання та оснащення. Важливість наведених досліджень пов'язана з підвищенням боєздатності, живучості військової техніки та особового складу.

Purpose. Rationalization of the person's choice of the HE in relation to the personnel needs of the branch business environment based on determining the number of positions and staff units by educational degree in the branch directory of specialties. Methodology. The method of rational choice of the future profession by a potential consumer of educational services (taking Mining specialty as an example), based on the parameterization of professional and qualification needs of mining enterprises as the subjects of the branch business environment. Findings. Methodical recommendations on the professional orientation of the individual in the context of the needs of the branch business environment (mining enterprises) have been formed. The low level of educational pragmatism in the behavior of educational service consumers is explained by the lack of professional experience. When choosing a profession, applicants focus on the specialties offered by educational standards rather than the needs of employers. In particular, staffing of mining enterprises reflects the qualitative and quantitative composition of the professional and qualification needs of employers, recorded in job descriptions. The methodical recommendations are in the form of a Directory that contains qualitative (specialty) and quantitative (staff units) aspects of the mining industry's impersonal staffing needs, allowing employers to influence prospective students' consumer preferences as to future employment, vocation and qualification characteristics. This, on the one hand, will greatly improve the professional orientation of the person, and, on the other hand, will release the personnel needs of the mining industries as the basis of Ukrainian business environment to public. Originality. Rationalization of qualitative the individual's choice of higher education and the most useful profession for future employment due to releasing and quantitative aspects of the personnel needs of the mining industry to public in the Directory of specialties. Practical value. Public consolidation of the personnel needs of mining companies in the Directory of specialties required in the branch labor market allows employers to influence effectively the choice of potential consumers of professional educational services in Mining.

The results of theoretical and experimental studies aimed at identifying hidden defects in the structure of hard alloys and superhard composites used in the manufacture of cutting tools in order to control and predict gradual and sudden failures of cutting inserts. Damage control of cutting inserts is carried out by microscopic analysis. Deeper damage to the structure can be detected using the method of chemographic imaging. The proposed method is based on obtaining photographs of the oxidative reactions of materials of ultra-low concentrations occurring on the surface of solids under thermobaric loading. Before the moment of a sharp release of the energy of destruction, chemical processes of ultralow concentrations are activated. Chemography allows to fix the zones where the incipient microcracks and microdefects are ready to actively develop, which can lead to the onset of macrodamage and failure to work. The chemographic image of the plate obtained as a result of the study is compared with the reference sample, as a result of which it is possible to assess the initial defect state of the material and predict the further period of the plate's operation. The criterion for the existing defects and imperfections in the structure is the change in the blackness index of the chemographic image, the minimum value of which indicates a minimum of structural defects and internal defects in the material under study. The results allow to propose a new method for controlling the surface of cutting plates, which can be easily implemented in any machine shop, which makes its application very promising.

Purpose. Improving the quality of the analysis of energy consumption modes of buildings of educational institutions by determining the typical patterns of their consumption by the "k-means" method based on statistics of thermal energy consumed, their area, outdoor and indoor air temperature. Methodology. Methods of statistical and intellectual data analysis, optimization methods, k-means method. Findings. It is shown that most of the researched consumers of thermal energy have similar patterns of its consumption and can be divided into separate segments according to the peculiarities of functioning. The used data set is diverse as it includes three groups of data (conditionally formed by the type of educational institutions). The buildings in groups have different areas, internal temperature to be maintained, operation modes of heating systems and so on. For each of the groups, the number of clusters corresponding to low, medium and high values of heat consumption is determined. It was found that the amount of the consumed heat and consumer behavior depends on the day of the week. The obtained results can be difficult to generalize for all existing types of buildings, but it is expected that communal buildings may have similar consumption patterns, as operating modes and norms of internal microclimate remain the same for different temperature zones and territories. Originality. The method for dividing the consumers of thermal energy into segments on the basis of the data on daily energy consumption applying the "k-means" clustering algorithm, implemented in the programming language R, is further developed. For the first time, it has been proposed to consider not one, but three groups of objects of the educational institutions. It is proposed to determine the modes of energy consumption by buildings analytically by taking into account such parameters as the area of buildings, the amount of heat consumed by them, external and internal air temperature. Practical value. The results of the research are useful for heat supply companies, municipalities and can be used to develop programs and policies for energy efficiency. The given information and analytical support create a basis for the development of software solutions with the function of integration into local energy monitoring systems of a separate building, energy management system of the district and/or city. The presented results provide an opportunity to predict the cost of energy resources used for heating buildings, which increases the efficiency of engineering systems of buildings.