Скачати повний текст

Дисертація присвячена розробці нових методів та автоматизованих засобів контролю моментних характеристик електричних машин. Розроблено нові методи неперервного та покрокового контролю залежності пускового моменту від кутового положення ротора, метод прискореного контролю залежності пускового моменту від напруги живлення, прямий метод контролю моменту інерції ротора і динамічного моменту. Синтезовано структурні схеми та алгоритми роботи мікропроцесорних засобів контролю моментних характеристик, ефективність яких обгрунтована теоретично та підтверджена експериментально. Запропоновано методичне, алгоритмічне і апаратне забезпечення для автоматизованої метрологічної атестації створених засобів контролю, що дало змогу впровадити їх у виробництво як засоби вимірювальної техніки.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розробці і дослідженню нового підходу до методів аналізу і розрахунку магнітних полів електротехнічних пристроїв. Запропоновано новий напрямок в методах розрахунку електромагнітних полів, який базується на широкому використанні розривних функцій і передбачає одержання рішення в необмеженому просторі. Доведено ефективність такого підходу при розгляді тримірних і нелінійних задач. Одержано аналітичне рішення задачі розрахунку тримірного магнітного поля спрощеної математичної моделі кріогенератора з урахуванням кінцевої довжини магнітопроводу, поля тороідального трансформатора з витим стрічковим магнітопроводом з урахуванням кінцевої ширини сталевої стрічки та поля у сталевому листі і двошаровому просторі з урахуванням нелінійності кривої намагнічування. Розраховані вибіркові обмотки для вимірювання і компенсуючих пристроїв зовнішнього поля розсіювання електрообладнання.

  Скачати повний текст

Із застосуванням об'єктно-орієнтованого методу аналізу електромашиновентильних систем розроблено математичні та комп'ютерні моделі для аналізу процесів у генераторних блоках зі статистичними системами збудження (СЗ). Зроблено висновки щодо використання у СЗ автоматичних регуляторів збудження (АРЗ) підпорядкованого типу як альтернативи традиційним АРЗ сильної дії, а також щодо взаємних впливів електромагнітних процесів в електромережі, СЗ й електромагнітних і електромеханічних процесів у генераторі. Зазначено, що особливістю проведеного аналізу є комплексне врахування нелінійності електричних машин, дискретності вентилів перетворювачів, а також взаємних впливів між СЗ, генератором і електромережею. Із застосуванням даних моделей реального часу розроблено засоби та процедуру для проведення діагностування фізичних статичних СЗ перед їх введенням в експлуатацію та під час профілактики.

  Скачати повний текст

На підставі поєднання теорії математичного моделювання електромашиновентильних систем і принципів теорії об'єктно-орієнтованого проектування розвинуто теорію аналізу складних електротехнічних систем, що дозволяє створювати моделі з більш повним описом їх елементів і з можливістю функціонування цих моделей у реальному часі у взаємодії з фізичними об'єктами. Удосконалено метод аналізу процесів у синхронній машині шляхом зменшення впливу похибки числового інтегрування диференціальних рівнянь у фізичних координатах, що дозволяє підвищити точність аналізу процесів в електротехнічних комплексах з синхронними машинами за умов забезпечення функціонування моделей у реальному часі. Запропоновано метод аналізу процесів у комплексі система збудження - генератор - лінія електропередачі, що дозволяє врахувати нелінійність електричних машин і дискретність напівпровідникових перетворювачів і проаналізувати взаємні впливи між системою збудження, генератором і лінією електропередачі за робочих режимів та у випадку аварійних ситуацій у лінії та напівпровідниковій системі збудження. Синтезовано нечіткі регулятори збудження сихронних генераторів електростанцій на базі уточнених математичних моделей об'єктів регулювання з урахуванням процесів і обмежень у напівпровідникових системах збудження та нелінійності електричних машин, що дозволяє покращити динамічні характеристики генераторної установки. Розвинуто теорію керування асинхронною машиною з боку ротора, що передбачає врахування встановлених залежностей між коефіцієнтом потужності статора та струмами фазного ротора, а також залежності потужності, що споживає коло ротора з мережі, від режиму роботи та швидкості обертання.

  Скачати повний текст

Розроблено лінеаризовану модель асинхронного генератора (АГ) з керованим збудженням як ланки систем автоматичного керування (САК), яка відрізняється від існуючих тим, що для цього використана реальна реакція АГ на зміну ємності самозбудження та дає змогу вдосконалити аналіз впливу на АГ збурень у каналах швидкості обертання, струму збудження та навантаження. Запропоновано будувати САК напруги АГ з самозбудженням як двоконтурні, з введенням додатково контуру регулювання струму тиристорного компенсатора реактивної потужності, що дає змогу підвищити надійність та якість енергопостачання. Створено математичні моделі автономних асинхронних генераторних установок (ААГУ) з керованим збудженням, які враховують нелінійність характеристики асинхронної машини, дискретність тиристорних перетворювачів і дають змогу вдосконалити дослідження електромагнітних та електромеханічних процесів у різних режимах роботи, зокрема: самозбудження, несиметричних та аварійних. Уперше запропоновано вводити в САК напруги АГ гнучкий зворотний зв'язок за вихідною потужністю та використовувати тиристорний компенсатор реактивної потужності не лише для регулювання напруги, але й для демпфування динамічних моментів у системі рушій - генератор, що дозволяє сповільнити її втомлюванісне руйнування. Розвинуто принцип зонного керування для побудови САК напруги ААГУ з урахуванням особливостей впливу випадкових збурень у каналі навантаження, що спричиняє суттєве зниження дисперсії коливань напруги на її виході.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності, притаманні процесам перетворення енергії у машинах подвійного живлення, які дозволяють одержати залежності між струмами фазного ротора, потокозчепленням і струмами статора, а також електромагнітними параметрами асинхронної машини. Відзначено, що виявлені закономірності забезпечують компенсацію поля статора у разі статичних і динамічних режимів роботи за умов векторного керування машиною у колі ротора та надають електроприводу з машиною подвійного живлення властивостей електроприводу з компенсованою машиною постійного струму незалежного збудження. Виведено умови синхронізації сигналів керування з вектором напруги статора, що забезпечило формування керувального впливу у цифрових системах зазначеного керування асинхронним електродвигуном, що має фазний ротор, це дозволило значною мірою покращити експлуатаційні й енергетичні характеристики електроприводу.

  Скачати повний текст

Розроблено для асинхронних електроприводів (АЕП) зі спрощеного дволанкового безпосереднього перетворювача частоти (СДБПЧ) системи автоматичного керування (САК), які забезпечують одно- і двозонне регулювання швидкості, а також регулювання положення. Запропоновано ефективну схему пасивного фільтра мережі та методику розрахунку її параметрів, які покращують для АЕП зі СДБПЧ електромагнітну сумісність з мережею живлення. Наведено кількісну оцінку коефіцієнта потужності мережі та гармонійний склад фазного струму мережі. Запропоновано спосіб керування АЕП зі СДБПЧ за провалів напруги мережі, наведено оцінку електромеханічних процесів, які відбуваються у даному режимі.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі, проведено аналіз та синтез структур регульованого електроприводу (ЕП) за системою "однофазний тиристорний перетворювач напруги - асинхронний двигун з трифазними обмотками статора малої потужності та фазозсувним конденсатором". Специфіка такої системи полягає у різноманітності простих схемо-технічних рішень і в складності електромагнітних та електромеханічних процесів, обумовлених якістю напруг та струмів в елементах ЕП. Розроблено узагальнену математичну модель, що враховує ЕРС обертання, несиметрію та несинусоїдальність струмів та напруг, дозволяє проводити порівняльний аналіз різних схем силової частини ЕП. На її базі досліджено динамічні, механічні, енергетичні та регулювальні характеристики системи. Обумовлено вибір раціональних схемо-технічних рішень і проведено оптимізацію параметрів силових елементів ЕП. Функціональні можливості даної системи реалізуються за двома основними напрямками - регулюванням швидкості обертання в обмеженому діапазоні та мінімізацію втрат потужності у разі змінного навантаження.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі, методики, алгоритми та комп'ютерні програми методу аналізу електромагнітних процесів і розрахунку робочих характеристик. Досліджено квазістаціонарні та динамічні режими. Наведено схемні розв'язання та рекомендації щодо проектування асинхронних генераторів з вентильним і вентильно-ємнісним збудженням (АГ з ВЗ та ВЄЗ). За допомогою розробленого методу, фізичного моделювання АГ з ВЗ та ВЄЗ (перетворювач АГ виконано за схемою автономного інвертора напруги) проведено дослідження їх режимів. З'ясовано особливості процесів електромеханічного перетворення енергії в АГ. Обгрунтовано можливість одержання в АГ з ВЗ синусоїдної напруги, доцільність використання АГ з широтно-імпульсною модуляцією напруги та АГ зі з'єднанням статорної обмотки у трикутник і несиметричним ВЄЗ. Визначено доцільні фіксовані від'ємні ковзання для проведення збудження АГ з ВЗ. Сформульовано необхідні та достатні умови самозбудження АГ з ВЗ від залишкової ЕРС. Описано умови одержання синусоїдної напруги в АГ з ВЄЗ. Вміщено теоретичні результати дослідження АГ з ВЄЗ на базі компенсаційного випрямляча. Висвітлено базові схемотехнічні рішення АГ з ВЗ і ВЄЗ та джерел живлення, зварювальної дуги на базі АГ. Розвинуто системний підхід до проектування АГ.

  Скачати повний текст

Розроблено метод діагностування обмоток статора та ротора асинхронного двигуна (АД) з короткозамкненим ротором (КЗР) за даними контролю миттєвих значень фазних струмів і напруг у робочих режимах, що відрізняється від відомих методів тим, що для оцінки технічного стану електродвигуна використовується комплексний критерій справності, заснований на використанні симетричних складових струму статора та кута нахилу механічної характеристики АД в області робочих ковзань. З метою урахування впливу несиметрії напруги живлення на результати діагностики розроблено метод, заснований на порівнянні величин фазних опорів електродвигуна, що розраховуються за даними контролю миттєвих значень фазних струмів і напруг. Запропоновано узагальнені залежності комплексного критерію справності для АД з КЗР різних типів за різних видів дефектів обмоток статора та ротора (виткові замикання у фазі статора, обриви паралельних гілок обмотки статора та одного стрижня обмотки ротора), які використовуються для визначення межових значень цього критерію.

  Скачати повний текст

Удосконалено метод визначення параметрів ізоляції фаз приєднань кабель-двигун шляхом урахування в ньому статичної та динамічної несиметрії. Розроблено комплексний метод автоматичного оцінювання стану електричної ізоляції елементів приєднань кабель-двигун. Одержано узагальнені залежності параметрів режиму від параметрів дефекту ізоляції, які дозволяють розробляти нові принципи автоматики поточного оцінювання стану ізоляції електродвигунів. Розроблена методика виявлення локальних дефектів ізоляції живильного кабелю та обмоток статора у робочих режимах електричних двигунів впроваджена на двох енергетичних підприємствах України.

  Скачати повний текст

Проведено синтез та аналіз методів векторного керування (ВК) асинхронними двигунами (АД) з поліпшеними енергетичними та динамічними характеристиками та малим обсягом обчислень. Здійснено огляд теоретичних досліджень ВК і систематизовано математичний опис робочого процесу АД для ВК. Синтезовано аналітичні вирази програмних струмів, що мінімізують споживну потужність або струм статора. Обгрунтовано робастний оптимальний закон керування швидкісним контуром. Особливу увагу приділено інформаційному забезпеченню ВК АД лише за клемними вимірюваннями струмів і напруг на виході перетворювача частоти (ПЧ) з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Синтезовано фільтри струмів і напруг на виході ПЧ, які виділяють їх основні складові без амплітудних і фазових викривлень. Розроблено адаптивні спостережники, які уникають проблем чистого інтегрування під час визначення проекцій векторів потокозчеплень. Запропоновано методи ідентифікації опорів статора та ротора в реальному часі у процесі штатного функціонування. Синтезовано алгоритми інформаційного забезпечення з меншим обсягом обчислень у порівнянні з традиційними розрахунковими методами. Створено компенсатор для керування контурами струму. Обгрунтовано оцінювальну функцію спостерігачів у складі компенсаторів, які визначають корисні складові струмів, невизначеності струмових контурів і перехресні зв'язки між ними у разі наявності завад, створених ШІМ. Відзначено, що синтезований компенсатор є робастним відносно до всіх невизначеностей контурів струму. Із використанням числового та фізичного моделювання підтверджено високі динамічні характеристики синтезованих методів керування.

  Скачати повний текст

Для повної моделі машини подвійного живлення (МПЖ) синтезовано та досліджено новий алгоритм керування моментом і реактивною потужністю статора МПЖ. Створено два динамічних регулятора кутової швидкості МПЖ, які базуються на запропонованому рішенні й алгоритмі. Показано, що наведені рішення забезпечують асимптотичне відпрацювання траєкторій кутової швидкості одночасно з вільним регулюванням реактивної потужності за підвищених показників грубості до варіації опору ротора. Базуючись на новій концепції керування перетворювачем напруги (ПН), синтезовано та досліджено новий лінеаризувальний зворотнім зв'язком закон векторного керування ПН. Показано, що запропоноване рішення забезпечує незалежну з високою точністю стабілізацію напруги у ланці постійного струму та реакційної потужності на вході ПН, однакові за стандартним рішенням значення інтегральної квадратичної помилки стабілізації напруги, а також розширену область стійкості за меншого у 4,4 рази значення ємності. Результати роботи можуть бути використані піж час розробки систем керування МПЖ і ПН.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано ефективні методи оптимізації вентильного реактивного двигуна та способи формування його вихідних характеристик для забезпечення заданих режимів роботи та техніко-економічних показників у регульованому елекроприводі з різними видами навантаження. Удосконалено існуючі та створено нові схеми силових напівпровідникових перетворювачів (без та з кількома буферами енергії та з несиметричною комутацією), підвищено функціональні можливості оптичних датчиків положення ротора та удосконалено мікропроцесорні пристрої керування. Запропоновано універсальну математичну модель вентильного реактивного двигуна для аналізу динамічних і квазіусталених режимів за умови використання двох буферів енергії та програмного визначення керуючих параметрів. Удосконалено метод формування енергозберігаючої траєкторії переключення фаз в руховому та гальмівному режимах, проаналізовано амплітудний, струмовий і широтно-фазовий способи керування. Запропоновано метод програмного формування вихідних характеристик. Одержано залежності струму установки, кутів випереджувального увімкнення та вимикання фаз для програмного формування вихідних характеристик. Адекватність результатів наукового дослідження підтверджено експериментально.

  Скачати повний текст

Запропоновано математичну модель для дослідження електромагнітних процесів у перехідних режимах під час роботи високомоментного двигуна комбінованого збудження (ВВДКЗ). Розроблено програмно-алгоритмічний комплекс, на базі якого можна використовувати математичну модель ВВДКЗ для вирішення її в середовищі FEMM, а також здійснення дослідження впливу змінних інтегрування на робочі властивості двигуна. Наведено алгоритм одержання раціональних співвідношень між геометрією постійного магніту та магніторушійної сили електромагнітного збудження, що дозволяє вибрати мінімальну постійну магніту за умов збереження на необхідному рівні електромеханічних характеристик ВВДКЗ. Установлено раціональну схему живлення та визначено показник, що оцінює ефективність застосування кобінованого збудження.

  Скачати повний текст

Розвинуто теорію аналізу схем заміщення двигунів змінного струму загальнопромислового використання шляхом урахування втрат у сталі за нелінійною залежністю опору контуру намагнічування від частоти струму та врахування ефекту витіснення струму на вищих гармоніках, зумовленого квадратичною залежністю збільшення опору ротора, що дозволяє з достатньою достовірністю аналізувати енергопроцеси за умов полігармонійного живлення обмоток статора. Уперше одержано у загальному вигляді рівняння балансу складових гармонік миттєвої потужності на джерелі живлення та елементах схем заміщення двигунів змінного струму з урахуванням нелінійностей, що дозволило визначити їх електромагнітні й енергетичні параметри у разі полігармонійного живлення. Теоретично доведено й експериментально підтверджено, що комплексне використання рівнянь електричної рівноваги та балансу ортогональних складових миттєвої потужності в елементах схем заміщення та додаткових інформаційних рівнянь, які одержуються за режимів живлення обмоток статора від пристроїв полігармонійної напруги, на відміну від відомих методів, забезпечує пофазну ідентифікацію електромагнітних й енергетичних параметрів двигунів змінного струму з урахуванням їх нелінійностей, а також підвищену точність та низьку чутливість до похибок вимірювань. Доведено, що використання визначених параметрів схем заміщення та ковзання неробочого ходу дозволяє визначити втрати у сталі за функцією струму намагнічування та втрати у роторі, що, на відміну від відомих методів, підвищує точність декомпозиції втрат потужності двигунів змінного струму для розрахунку передбачуваної навантажувальної здатності.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий тип високовольтного устаткування - високовольтні малогабаритні вводи (ВМВ) з повітряно-комбінованою ізоляцією, використання яких забезпечує працездатність мобільних повірочних лабораторій без виносу електроустаткування у разі підготовки повірки. Запропоновано математичні вирази для обчислення основних параметрів ВМВ і програми розрахунку на персональному комп'ютері електричного поля в їх міжелектронному проміжку. Наведено методику розрахунку траєкторії розвитку стримера в повітряно-комбінованій ізоляції ВМВ (на основі розрахунку тривимірного електричного поля в ізоляції вводу методом скінченних елементів). Визначено залежності витримуваної напруги, використання яких дозволяє прогнозувати електричну міцність в процесі розробки ВМВ.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Установлено вплив на локальний нагрів окремих фазних обмоток статора асинхронного двигуна (АД) величин симетричних складових напруги прямої та зворотньої послідовностей, а також зсуву за фазою між ними. Запропоновано метод визначення кута зсуву між напругами даних послідовностей, за якого досягається максимальне значення локальної температури статора за заданого рівня несиметрії напруги живлення. Цей кут може бути визначений за даними Т-подібної схеми заміщення на етапі проектування АД. З використанням методу симетричних складових розроблено метод визначення екстремальних значень температури та струму найбільш навантаженої фазної обмотки статора та функції кута зсуву між симетричними складовими напруги, за допомогою якого показано, що зміна зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей може призводити до теплових перевантажень окремих фазних обмоток статора асинхроннних двигунів на 5 - 10 % та до дострокового виходу з ладу АД за допустимої згідно ГОСТ 13109 - 97 несиметрії напруги мережі. Установлено найбільш інтенсивне додаткове нагрівання АД внаслідок дії напруги зворотної послідовності у разі тривалого режиму у порівнянні з експлуатацією за умов повторно-короткочасного режиму. Це спричинено меншою тривалістю дії струму зворотної послідовності за повторно-короткочасного режиму. За цього абсолютні величини струмів зворотної послідовності у разі тривалого та повторно-короткочасного режимів мало відрізняються. Відзначено, що під час проектування електродвигунів, призначених для експлуатації за умов тривалих і повторно-короткочасних режимів, тепловий вентиляційний розрахунок у разі несиметрії напруги живлення достатньо виконувати тільки для тривалого режиму роботи. Удосконалено метод оцінювання допустимої несиметрії струмів зворотної послідовності статора залежно від параметрів Т-подібної схеми заміщення АД, який передбачає врахування найбільш сприятливого значення зсуву за фазою між напругами прямої та зворотної послідовностей та може бути використаний під час визначення установлення спрацьовування пристроїв контролю теплового стану АД.

  Скачати повний текст