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

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

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

  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

Висвітлено питання удосконалення методів діагностики та оцінювання працездатності асинхронних двигунів (АД) шляхом аналізу споживаної двигуном потужності. Аналіз існуючих методів і систем діагностики показав необхідність створення методу, який дозволяв би проводити діагностику АД без виведення його з виробничого процесу і надавав би можливість оцінювання енергетичної складової пошкодження для можливості врахування додаткового руйнування елементів АД. Запропоновано здійснювати аналіз на основі енергетичних процесів, що відбуваються під час роботи двигуна, а також використовувати діагностичні ознаки на основі аналізу сигналу споживаної потужності. Для досягнення поставленої мети синтезовано математичні моделі АД для дослідження найбільш розповсюджених типів дефектів. Сформульовано діагностичні показники, що грунтуються на аналізі зміни характеристик сигналу споживаної потужності у разі появи та розвитку дефектів і неякісностей. За сукупним аналізом значень сформульованих показників сформовано логічні вирази для діагностики найбільш розповсюджених типів дефектів АД та оцінювання працездатності двигуна. Розроблено метод відокремлення впливу параметрів мережі живлення на характеристики АД.

  Скачати повний текст

З'ясовано механізм закономірності й уточнено механізм старіння електротехнічної сталі (ЕТС) пакетів статерів асинхронних двигунів (АД) за умов капітального ремонту, що полягає в зниженні в ній індукції насичення й у зростанні втрат у сталі внаслідок посилення впливу вихрових струмів через загальне порушення міжлистової ізоляції пакетів в процесі випалювання, а також внаслідок додаткового виникнення значної кількості закорочених ділянок ЕТС у верхній частині зубців пакетів у результаті його механічних ушкоджень в ході ремонту. З метою визначення реального стану пакетів сталі статорів АД в місцях найбільш пошкодженої під час ремонту верхньої частини зубцевої зони, нового методу локального тестування, що дає змогу досліджувати ЕТС з урахуванням можливого її насичення, в режимах, які відповідають робочим режимам АД за інтенсивністю та направленістю магнітного потоку в зубцях статора, а також розроблено нові критерії діагностики, які суттєво підвищують вірогідність вказаного способу. Обгрунтовано технологію підвищення надійності АД.

  Скачати повний текст

Розроблено пристрій для діагностування дефектів кліток короткозамкнених (КЗ) роторів асинхронних двигунів (АД) потужністю до 100 кВт. Проведено аналіз і порівняння ефективності відомих методів і засобів неруйнівного контролю та технічного діагностування обмоток КЗ роторів АД, здійснено їх класифікацію. На підставі аналізу похибок процесу діагностування КЗ кліток запропоновано способи їх зменшення та усунення на етапі розробки пристрою та в процесі обробки контрольованих сигналів. Досліджено новий трансформаторний спосіб і пристрій для діагностування дефектів у КЗ клітках, що базується на використанні індуктора з розімкненою магнітною системою, за допомогою якого підвищено чутливість і точність діагностування дефектів у роторах з закритими пазами. Створено математичні моделі для дослідження запропонованої конструкції індуктора. Висвітлено методики проведення досліджень. Визначено поріг чутливості пристроїв для контролю та діагностування КЗ кліток роторів АД.

  Скачати повний текст

Запропоновано роботоздатність асинхронних електродвигунів визначати за їх функціональним станом у сільськогосподарському виробництві. Цей стан представлено в трьох варіантах (номінальний та неномінальний функціональні, а також нефункціональний) та охарактеризовано за допомогою показників: корисної потужності на валу та швидкості витрати ресурсу обмотки статора. Визначено, що зміна швидкості витрати ресурсу за умов незмінної потужності на валу електродвигуна обумовлена виникненням пошкоджень у його вузлах. Установлено взаємозв'язок між змінами втрат активної потужності та зміною функціонального стану асинхронного електродвигуна, на базі якого розроблено новий метод діагностування, що дає змогу контролювати його роботоздатність у процесі виробничої експлуатації та знаходити пошкоджені вузли.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання удосконалення методів математичного моделювання електромагнітних й електромеханічних процесів в асинхронних двигунах з екранованими полюсами (АДЕП). Розроблено розгалужену заступну схему магнітопроводу двигуна, а також алгоритм та програму розрахунку магнітного кола двигуна. Виведено формули для обчислення матриці диференціальних індуктивностей та потокозчеплень контурів АДЕП. Із використанням диференціального гармонічного методу та диференціального сплайн-методу розроблено математичні моделі розрахунку усталених режимів АДЕП для дослідження впливу параметрів та геометричних розмірів на поведінку АДЕП в усталених режимах роботи. Створені моделі можна використовувати для проектування АДЕП і оптимізації їх характеристик.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано доцільність та ефективність застосування перетворювачів різних типів у системах пуску асинхронних машин, що забезпечують вимоги щодо пускового моменту на валу машини й обмеження величини пускових струмів за повної електромагнітної сумісності перетворювача та мережі живлення. Запропоновано комбіновану систему пуску на основі безпосереднього перетворювача частоти з трансформацією у режим роботи тиристорного регулятора напруги. Запропоновано підключення паралельно обмотці статора асинхронної машини силового активного фільтра, проведено розрахунки пускових характеристик і зниження втрат енергії у такій системі. Досліджено електромагнітні процеси у схемах активних випрямлячів напруги та струму. Запропоновано алгоритм керування активним випрямлячем напруги зі знімним гістерезісом в елементах порівняння струмів для стабілізації частоти модуляції струму мережі, наведено рекомендації щодо застосування різних типів перетворювачів.

  Скачати повний текст