Разработка микропроцессорного устройства для подачи резервного питания при нарушениях электроснабжения ответственных потребителей

Разработаны алгоритмы цифровых измерительных органов векторов фазных токов, напряжений и углов сдвига между ними, в которых ортогональные составляющие комплексов получают по дискретным мгновенным значениям измеряемых величин и их производным. Повышение быстродействия и качества фильтрации измерительных сигналов достигнуто за счет интегрального усреднения мгновенных значений на скользящем интервале наблюдения длительностью менее полупериода промышленной частоты. Результаты исследований опытного образца устройства, выполненного на базе микроконтроллера STM32F4Discovery, на лабораторной установке показали, что оно позволяет выявить потерю питания по любой причине за время не более 10 мс и обеспечивает синфазную подачу резервного питания на двигательную нагрузку. Применение устройства в действующих электроустановках позволит повысить надежность электроснабжения ответственных потребителей.

Концептуальний підхід до створення формованих автономних джерел енергопостачання

Наведено теоретичні основи створення й практичні рекомендації ефективного функціонування автономних джерел енергопостачання як оперативно сформованих систем генерації енергії з електроустаткування й енергосилових установок іншого функціонального призначення, які направлені на забезпечення роботи промислових і комунальних об'єктів господарської діяльності в надзвичайних ситуаціях при відсутності стаціонарного енергопостачання, їх енергетичної стабільності, та побудованих шляхом комплексного поєднання механічної системи транспортного засобу з вихідним валом асинхронного двигуна, що працює в генераторному режимі. Рішення проблеми полягає в розробці та впровадженні програми формування локальних автономних джерел енергопостачання, які створюються в надзвичайних ситуаціях та комплектуються зі штатного електрообладнання, що знаходиться в постійній виробничій експлуатації місцевих підприємств чи установ. Автономне джерело енергопостачання формується в необхідний період, функціонує до припинення потреби в ньому, після чого проводиться його розкомплектація й повернення компонент у нормальні умови виробничої діяльності. Локальне автономне джерело енергопостачання формується тимчасово й не знаходиться на балансі окремого підприємства чи установи, як стаціонарна або мобільна електростанція. Витрати на створення локального джерела енергопостачання полягають лише в коштах на його формування та наступну розкомплектацію.

Комбінована система керування асинхронним генератором із компенсацією реактивної потужності у вузлі електричної мережі

На підставі аналізу теоретичних підходів і технічних рішень, викладених у відомих публікаціях, поставлена задача розробки схеми управління асинхронним генератором. Генератор входить до складу комплексу з автономним інверторним перетворювачем, що забезпечує підтримку реактивного струму генератора (збудження), конденсаторним накопичувачем, інвертором, веденим мережею для управління віддачею активної потужності. Обгрунтовано використання мережевого перетворювача (інвертора, веденого мережею) комплексу генерації енергії для управління потоком активної й неактивної складових потужності, що призводить до зниження рівня неактивної потужності у вузлі мережі. Відзначено, що отримана структура системи має певну симетрію щодо конденсаторного накопичувача як із графічної позиції, так і з позиції напрямку перетворення енергії реактивного характеру. За результатами досліджень, шляхом моделювання, встановлено можливість регулювання неактивного струму мережевого перетворювача в діапазоні, який у декілька разів перевищує активну складову струму, з незначним впливом на показники режиму за активною потужністю.

Навчальне обладнання для підвищення рівня практичної підготовки фахівців з електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Питання підвищення кваліфікації й покращення якості підготовки фахівців вищими навчальними закладами безпосередньо повіязано з проблемою недостатнього рівня конкурентоспроможності на ринку праці соціально вразливих верств населення (випускників навчальних закладів, демобілізованих учасників антитерористичної операції, внутрішньо переміщених осіб, безробітних, громадян, які мають особливі освітні потреби або шукають роботу у зв'язку з очікуваною ліквідацією, реорганізацією, банкрутством, перепрофілюванням підприємства, скороченням чисельності або штату працівників). Одним із передумов якісної освіти, а відтак, і відповідного рівня конкурентоспроможності населення на ринку праці є дієва практична підготовка. Зокрема, набуття умінь і навичок роботи із сучасним обладнанням є важливим аспектом підготовки фахівців у галузі електричної інженерії. Професійна діяльність у даній сфері передбачає широке використання сучасних засобів автоматизації та IT-технологій. Надано результати розробки та впровадження навчально-дослідного обладнання для організації ефективного професійного навчання в умовах лабораторії автоматизованого електропривода кафедри систем автоматичного управління та електропривода інституту електромеханіки, енергозбереження та систем управління Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. Детально розкрито технічні та функціональні можливості комп'ютеризованих лабораторних комплексів, головною особливістю яких є наявність мінімізованих фізичних моделей-імітаторів технологічних процесів та механізмів.

Просторові розподіли електромагнітних полів кабельних ліній електропередачі

Проектування кабельних ліній електропередачі потребує наявності математичного апарату та відповідного програмного забезпечення для оцінювання впливу електромагнітних випромінювань з боку кабельних ліній на людей та довкілля. Основним фактором впливу на людей і довкілля з боку кабельних систем є магнітна складова електромагнітного поля промислової частоти. Особливістю генерації магнітного поля є пряма залежність його індукції від миттєвого значення електричного струму в провіднику. З урахуванням змінності навантаження на силову мережу протягом доби, дня тижня, пори року, розрахунки щодо визначення індукції магнітних полів є трудомісткими, тому для розвіязання цієї задачі розроблено програмне забезпечення. Воно дозволяє моделювати просторові розподіли та часові зміни індукції магнітного поля, генерованого кабельними лініями будь-якої напруги будь-якого навантаження й розташування провідників.

Анализатор процессов энергопреобразования в электрогидравлическом комплексе

Показана возможность применения метода гармонического анализа сигналов мощности в нестационарных режимах работы электрогидравлического комплекса. Для автоматизации процедуры частотного анализа мощности разработан энергоанализатор, который позволяет исследовать энергетические процессы в электрогидравлическом комплексе при изменении их в реальном времени с сохранением полной информации об исходных сигналах, формирующих мощность. Получено, что волновые процессы в трубопроводе в нестационарных режимах сопровождаются усилением переменных составляющих энергетических сигналов, особенно их низкочастотной компоненты. Предложено для оценки процессов энергопреобразования в электрогидравлическом комплексе использовать показатели, базирующиеся на определении среднеквадратичных значений мощности.

Порівняльний аналіз принципів управління частотно-регульованим асинхронним електроприводом

Пріоритетним напрямком розвитку сучасної техніки є розробка систем на базі частотно-регульованого асинхронного електроприводу. Ефективність роботи технологічного обладнання значною мірою залежить від раціонального вибору принципу управління електроприводом. Метою даних досліджень є розробка рекомендацій щодо ефективного застосування частотних принципів управління електроприводом залежно від типу робочого механізму та умов його експлуатації. Розроблено моделі систем автоматичного управління електроприводом зі скалярним, векторним і квазівекторним принципами управління, проведено дослідження перехідних і енергетичних процесів даних систем при роботі на різні типи навантажень. Отримано кількісні значення якісних показників регулювання для частотно-регульованого асинхронного електроприводу з різними принципами управління, які дозволили розробити відповідні рекомендації інженерно-прикладного характеру. Запропоновані результати дозволяють оптимізувати процес проектування електроприводу залежно від сфери його застосування.

Mathematical modeling of group drives push and lift electric excavator mechanisms = Математичне моделювання групового електропривода механізмів напору і підйому екскаватора

Зниження основних техніко-економічних показників використання обладнання кар'єрів, у тому числі й кар'єрних екскаваторів, частково пояснюється недостатньою надійністю експлуатованих машин. Покращення експлуатаційних показників екскаваторів неможливе без детального вивчення процесів формування навантажень у механічному обладнанні екскаватора, яке формує навантаження електроприводів. На основі аналізу кінематичної схеми роботи механізмів напору й підйому при копанні складено систему диференціальних рівнянь руху елементів механічної частини екскаватора. Розроблена система рівнянь ураховує пружність канатів, основні нелінійності при формуванні моментів та зусиль навантаження. Показано, що робота механізмів напору взаємоповя'зана, встановлено шляхи взаємного впливу. Обгрунтовано необхідність розглядання електроприводів напору й підйому як групового електроприводу.

Керування асинхронними двигунами з параметрично інваріантною оптимізацією момента в зоні ослаблення поля на основі нейронної мережі

Розглянуто тему підвищення показників якості векторно-керованих асинхронних електроприводів, які працюють як на нижчих, так на значно вищих від номінальної швидкостях ротора. Є перспективним розвиток екстремальних систем керування із максимізацією момента асинхронного двигуна в режимі ослаблення поля. Проте відомі на сьогодні системи цього типу мають такі вади, як низька параметрична чутливість та (або) невисока точність оптимізації, тому потреба їх удосконалення є актуальною. Метою даної роботи є побудова системи автоматичного керування асинхронним двигуном із параметрично інваріантною оптимізацією момента в режимі ослаблення поля на основі нейронної мережі. За результатами досліджень виявлено можливість значного зменшення момента двигуна внаслідок коливань напруги ланки постійного струму привода та теплових варіацій активних опорів двигуна. Для зниження негативного впливу змін параметрів запропоновано концепцію побудови екстремальної системи керування асинхронним двигуном на основі параметрично інваріантної нейронної мережі. Синтезована за цією концепцією система максимізує момент двигуна в режимі ослаблення поля при врахуванні коливань напруги живлення інвертора та варіацій опорів двигуна. Порівняння динамічних властивостей відомої системи з оптимізацією момента та запропонованої системи з нейромережною параметрично інваріантною оптимізацією момента засвідчило істотно кращу швидкодію другої системи у процесах розгону на високих швидкостях двигуна.

Система керування мережевим багаторівневим інвертором напруги

Синтезовано закон керування мережевим багаторівневим інвертором сонячного модуля, який дозволяє утримувати режим роботи сонячного модуля в області точки відбору максимальної потужності, що збільшує його продуктивність. Запропоновано вдосконалену модель регулятора поздовжньої складової струму інвертора, яка враховує поточну та задану напругу мережі й напругу сонячного модуля, що дозволяє оптимізувати роботу інвертора як зі сторони сонячного модуля, так і з боку мережі за напругою. Запропоновано вдосконалену модель регулятора поперечної складової струму інвертора, що враховує задане значення активної потужності з вузла мережі та задане значення поперечної складової струму, яка необхідна для роботи інвертора в області точки відбору максимальної потужності, що дозволяє оптимізувати роботу інвертора за частотою.

Анализ параметров многоамперных автоматических выключателей и перспективных конструкций их главных контактов

Для распределения электрической энергии и защиты электрических цепей при аварийных режимах применяются многоамперные автоматические выключатели. Такие выключатели используются в комплектных трансформаторных подстанциях, а также в электроустановках, осуществляющих технологические процессы производства металлов и химических веществ электролизным способом. В данной работе отражены и проанализированы основные параметры, которые определяют работоспособность и быстродействие срабатывания автоматических выключателей при аварийных ситуациях. Показаны методы определения и распределения плотности тока с учетом разделения главных контактов на ряд параллельных. Данное решение способствует уменьшению влияния электродинамических сил, которые приводят к несвоевременному размыканию электрических контактов. Для уменьшения действия электродинамических сил предлагаются прогрессивные конструкции контактных систем без применения серебра. Принцип действия контактов основан на жидкометаллическом эффекте, что способствует уменьшению габаритов механизма включения-отключения, контактных нажатий и электрического аппарата в целом.

Численно-полевой поверочный анализ проектных параметров трехфазных асинхронных двигателей

Представлены принципы численно-полевого определения электромагнитных и энергетических параметров спроектированных трехфазных асинхронных двигателей с целью их поверочного анализа. Это реализуется путем расчетов магнитного поля в программной среде FEMM. Расчеты автоматизированы посредством управляющей программы на алгоритмическом языке Lua, которая реализует физико-геометрическую модель электромагнитной системы двигателя, управляет расчетами и организует выдачу результатов в текстовый файл. При апробации метода использовались проектные параметры двигателя мощностью 15 кВт. Проведены тестовые расчеты магнитных полей в различных расчетных режимах для выяснения адекватности задаваемых фазовых соотношений токов и получаемых магнитных потокосцеплений обмоток. Представлены и проанализированы электромагнитные и энергетические параметры, полученные через расчет магнитного поля. Основная оценка адекватности параметров спроектированного двигателя его исходным данным проводится по расчетным электродвижущей силе и напряжению, а также по его выходной мощности. Исследования показали проблемы проектирования двигателей по классическим методикам, электромагнитные расчеты в которых основаны на методе магнитной цепи. Подтверждено, что внедрение рассмотренной системы численно-полевого определения электромагнитных и энергетических параметров асинхронных двигателей может стать эффективной основой для поверочных расчетов спроектированных двигателей и для их уточненного проектирования.

Quality of Service application in Windows Server 2012 = Застосування Quality of Service для Windows Server 2012

На даний момент, коли мова заходить про мережі передачі даних в електромеханічних системах керування, безперечним світовим лідером на ринку є Cisco, включаючи Quality of Service та його застосування. Хоча опції Windows Server 2012 надають майже ті самі можливості для ведення бізнесу малим та середнім підприємствам, все більше користувачів віддають перевагу системам Cisco. Метою даної роботи є аналіз і виокремлення можливостей Quality of Service додатків у Windows Server 2012, здебільшого через їх нечасте застосування, на прикладі системи віддаленого керування лабораторним обладнанням університету. Було випробувано два випадки функціонування Quality of Service, а саме, систему якості обслуговування на основі прийнятої політики та на основі PowerShell. Проаналізовано переваги й недоліки обох систем із зосередженням уваги на документуванні Quality of Service та його призначенні. Більш того, надані результати роботи системи підтверджують результати тестів і, таким чином, демонструють успішність функціонування досліджуваної системи для розглянутих задач.

Стабілізація системи електромагнітного підвішування з використанням акселерометра

Сучасні магнітні опори повинні мати здатність тривало та стійко працювати при малих і високих швидкостях, мати достатню жорсткість і навантажувальну здатність, не створювати гальмівних зусиль, споживати незначну кількість енергії, бути технологічними й недорогими. Найбільш повне вирішення зазначених проблем досягається при використанні систем електромагнітного підвісу, заснованих на властивості електромагніту притягатися до феромагнітного осердя; при цьому вага тіла, що підвішується, і діючі на нього зусилля врівноважуються силами електромагнітного поля. У результаті такого врівноваження може здійснюватися вільне "ширяння" (левітація) тіла, що підвішується, без дотику до навколишніх предметів. Одним із найбільш складних завдань при створенні даних систем є забезпечення їх стійкості. Щоб парирувати нестійкість електромагнітного підвісу, необхідно здійснювати динамічне регулювання електромагнітного поля залежно від величини робочого проміжку між левітуючим тілом і електромагнітом. Для розв'язку завдань стійкості й динаміки електромагнітного підвісу застосовуються методи теорії керування з наступною корекцією системи автоматичного регулювання. Проведено ідентифікацію параметрів і характеристик силового електромагніта як елемента електромеханічної системи автоматичного керування. Показано причини структурної нестійкості електромагніта постійного струму та способи його стабілізації. Досліджено можливість забезпечення стійкості та поліпшення показників якості системи автоматичного регулювання проміжку. Розглянуто питання реалізації прикладних завдань аналізу й синтезу магнітного підвісу. Запропоновано використання акселерометра як датчика компенсуючого зворотного зв'язку. Наведено результати експериментальних досліджень, що підтверджують дану можливість.

Розрахунок магнітного поля у вентильному електродвигуні із закритими пазами з урахуванням нелінійної магнітної характеристики

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.

Вибрационные системы с двухвальными дебалансными вибровозбудителями: применение и направление исследований

В результате аналитического обзора установлено, что дебалансные вибровозбудители являются наиболее распространенными источниками колебаний вибрационных машин. Приведена классификация дебалансных вибровозбудителей по основным признакам. Рассмотрены вибрационные установки с двухвальными дебалансными вибровозбудителями для генерации колебаний направленного действия. Сформулированы и охарактеризованы основные преимущества и недостатки вибрационных систем с дебалансными вибровозбудителями, работающих в зарезонансном режиме. Определены направления научных исследований, основанные на явлении самосинхронизации электромеханических вибровозбудителей: уменьшение колебаний вибросистемы при прохождении зоны резонанса, поддержание кратного синхронного режима, синхронизация неодинаковых и асимметрично расположенных дебалансных вибровозбудителей. Рассмотрены тенденции построения систем управления параметрами колебаний вибрационных машин с дебалансными возбудителями в процессе работы. Представлены сведения о серийно выпускаемых промышленных электромеханических вибраторах различного назначения.

Оценка энергоэффективности электрогидравлического комплекса при развитии кавитационных процессов в трубопроводной сети

Показано влияние кавитационных процессов в трубопроводе на энергетические режимы электрогидравлического комплекса. Доказано, что развитие кавитационных автоколебаний в системе приводит к росту потерь гидравлической мощности на трение жидкости, увеличению переменной составляющей мощности, снижению энергоэффективности всей электротехнической системы. Предложен метод анализа процессов энергопреобразования в энергетическом канале электрогидравлического комплекса, базирующийся на представлении мощности в виде суммы гармонических составляющих, полученных в результате произведения ортогональных компонент сигналов напряжений и токов, напоров и расходов. Показана возможность оценки энергоэффективности электрогидравлической системы путем определения коэффициента пропускной способности энергетического канала и коэффициента энергоуправляемости, в основе которых лежит среднеквадратичная оценка сигналов электрической и гидравлической мощности. Выполнен анализ процессов энергопреобразования на базе физической модели электрогидравлического комплекса при развитии нелинейных процессов в трубопроводной сети. Получены кривые изменения показателей энергоэффективности электрогидравлического комплекса от степени развития нелинейных процессов в гидросистеме.

Генератор коротких високовольтних імпульсів з індуктивним накопичувачем енергії, який комутується SOS-діодом

Використання імпульсних електророзрядних технологій, зокрема з імпульсним бар'єрним розрядом, дозволяє досягати високих показників очистки води від забруднюючих її органічних речовин. Для створення ефективного розряду потрібні джерела живлення, які забезпечують високовольтні імпульси (10 - 30 кВ) з крутизною фронтів 10<^>11 - 10<^>12 В/с, загальна довжина яких складає 100 - 200 нс. Такі параметри імпульсного джерела живлення можуть досягатися шляхом використання індуктивного накопичувача енергії, що комутується SOS-діодом. На практиці реалізувати ефективну сумісну роботу джерела живлення та навантаження у вигляді розрядної камери, яка має нелінійний активно-ємнісний характер під час дії імпульсного бар'єрного розряду, завдання складне, тому проведено моделювання генератора імпульсів, що навантажений на розрядну камеру, в якій проходить бар'єрний розряд. При моделюванні враховувалися паразитні елементи розрядного кола, які при вказаних фронтах імпульсів можуть мати значний вплив на характеристики генератора імпульсів. Достовірність виконаного моделювання підтверджена порівнянням отриманих результатів із даними фізичних експериментів, що дає можливість знайти шляхом моделювання оптимальні параметри елементів генератора та розрядної камери. Визначено значення імпедансів розрядних камер з імпульсним бар'єрним розрядом, при яких коефіцієнт передачі енергії від генератора імпульсів до них буде найвищим. Таке значення імпедансу розрядних камер знаходиться в певному діапазоні (~ 100 - 150 Ом). Для розрядних камер з імпедансом, що виходить за ці межі, до генератора доцільно вводити узгоджувальний імпульсний трансформатор між ним та камерою.

Магнітна система з постійними магнітами для локалізації магнітних наночастинок у заданій області біологічних середовищ

Розглянуто магнітні системи з постійними магнітами зі сплаву Nd - Fe - B, призначення яких полягає в адресній доставці й локалізації магнітних наночастинок у заданій області біологічного об'єкта. Особливість виконання таких магнітних систем полягає в застосуванні феромагнітного полюсу, феромагнітних наконечників і шунтувального магніту. Доведено можливість концентрування магнітних наночастинок в областях, віддалених від поверхні магнітної системи за допомогою застосування відповідних концентраторів. На основі рівнянь Максвелла за допомогою методу кінцевих елементів проведено математичне моделювання й доведено, що зміна ширини феромагнітних полюсів дозволяє змінювати як розподіл силової функції, що діє на однодоменні наночастинки по висоті заданого об'єму, так і величину максимальної силової дії. Зміна товщини магнітів не впливає суттєво на розподіл силової функції, а тільки на її величину. Розроблені магнітні системи можуть бути використані в експериментальній онкології для дослідження їх дії на магнітні наночастинки при лікуванні онкологічних захворювань.

Робастное косвенное векторное управление скоростью асинхронного двигателя с ориентацией по вектору потокосцепления статора: теоретический анализ и результаты экспериментального тестирования

Представлено общетеоретическое решение задачи синтеза алгоритма векторного управления скоростью потокосцеплением асинхронного двигателя с ориентацией по вектору потока статора. Алгоритм гарантирует асимптотическую отработку угловой скорости и потокосцепления статора, асимптотическую косвенную ориентацию по вектору потокосцепления статора, декомпозицию исходной структуры асинхронного двигателя на две связанные подсистемы - электрическую и механическую. Структура алгоритма управления предоставляет дополнительную степень свободы для формирования динамических характеристик и свойств робастности к параметрическим возмущениям. Это достигается за счет введения в алгоритм корректирующих обратных связей, в результате чего уравнения динамики электрической подсистемы дают те же свойства, что и при использовании наблюдателей потокосцепления полного порядка. Результаты сравнительного экспериментального тестирования подтверждают эффективность предложенного метода синтеза для повышения свойств робастности высокодинамических систем векторного управления асинхронными двигателями.