Випуск 1/2014 (25)

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313
С. 8-18
Мова Рос.
Бібл. 12 назв.

УПРАВЛІННЯ ЯКІСТЮ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРОПРИВОДАХ  ЗМІННОГО СТРУМУ: ПРОБЛЕМА ТА ШЛЯХИ ЇЇ ВИРІШЕННЯ

Чорний О. П., Абдельмажід Бердай
Обґрунтовано проблему управління якістю перетворення енергії в електроприводах з електричними двигунами змінного струму, які отримують живлення від мережі з несиметричною й несинусоїдальною напругою, мають придбану параметричну несиметрію. Надано дослідження із застосування розроблених принципів управління якістю перетворення енергії. Показано можливість компенсації вищих гармонік споживаної потужності й електромагнітного моменту електродвигуна за рахунок управління перетворювачем енергії. Запропоновані принципи поширено на системи з тиристорними регуляторами напруги на статорі, перетворювачами частоти з автономними інверторами з широтно-імпульсною модуляцією вихідної напруги електроприводів з асинхронними двигунами, системи з тиристорним збудженням синхронних двигунів, а також пошукові оптимізаційні системи.
Ключові слова: якість перетворення енергії, управління перетворенням енергії, електропривод змінного струму, перетворювач енергії.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313
С. 19-25
Мова Укр.
Бібл. 7 назв.

АДАПТИВНИЙ СПОСІБ КОМПЕНСАЦІЇ НЕЛІНІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ІНВЕРТОРА НАПРУГИ ДЛЯ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ НА НИЗЬКИХ ЧАСТОТАХ ОБЕРТІВ

Козакевич І. А.
Надано аналіз основних нелінійних властивостей інвертора напруги, що є основою сучасного низьковольтного частотно-керованого електроприводу. Доведено негативний вплив нелінійностей інвертора на форму його вихідного струму, а також ускладнення роботи системи бездатчикового векторного керування асинхронним двигуном, що призводить до необхідності зменшення діапазону керування частоти обертання. Розглянуто існуючі способи компенсації нелінійних властивостей інвертора, а також запропоновано адаптивний спосіб компенсації, що відрізняється від існуючих відсутністю необхідності в попередньому визначенні параметрів інвертора, а також більшою стійкістю до електромагнітних перешкод у каналах вимірювання вихідних струмів інвертора. Досліджуваний спосіб базується на адаптивному спостерігачі струму, який дозволяє зменшити запізнення в роботі системи компенсації, що пов’язане з транспортними запізненнями в каналах виміру струму. Величина вектора напруги, що використовується для компенсації нелінійностей, підлаштовується під час роботи адаптивним алгоритмом. Шляхом математичного моделювання підтверджено переваги запропонованого способу над існуючими.
Ключові слова: інвертор напруги, реактивний струм, нелінійність.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.65.052:681.527.3
С. 26-34
Мова Рос.
Бібл. 11 назв.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КАВІТАЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ НАСОСНОГО КОМПЛЕКСУ

Сердюк О. О.
Виконано аналіз робіт, присвячених дослідженню кавітаційних процесів у насосних комплексах. Показано, що існуючі дослідження кавітаційних процесів залишили нерозглянутими питання їх впливу на механічні та енергетичні характеристики електромеханічної системи насосного комплексу. Наведено опис фізичної моделі насосного комплексу, однією з науково-дослідних можливостей якої є дослідження кавітаційних процесів у гідротранспортних системах. Отримано експериментальні криві зміни технологічних, механічних і енергетичних характеристик насосного комплексу при наявності та відсутності кавітаційних процесів у трубопроводі, аналіз яких показав вплив кавітаційних коливань на механічні та енергетичні характеристики електромеханічної системи. Отримано похибку при визначенні значення відносної критичної частоти обертання робочого колеса насоса, що відповідає безкавітаційній роботі насосного комплексу, яке отримане за теоретичними розрахунками та експериментальними кривими.
Ключові слова: кавітаційні процеси, насосний комплекс, електропривод.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 628.12
С. 35-41
Мова Рос.
Бібл. 15 назв.

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ НАСОСНИХ КОМПЛЕКСІВ ПРИ ВИКОРИСТАННІ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ ЗНИЖЕННЯ ДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Кравець О. М.
Показано, що існуючі системи водопостачання й водовідведення України характеризуються високою аварійністю й низькими показниками ефективності, а сучасні засоби гідрозахисту насосних комплексів не відповідають вимогам технологічної надійності. Для виключення підвищених динамічних навантажень у насосних комплексах запропоновано електромеханічну систему зниження динамічних навантажень на базі частотно-регульованого електроприводу запірно-регулюючої трубопровідної арматури з резервним джерелом електроживлення. Розроблено методику оцінки техніко-економічних показників роботи насосного комплексу з електромеханічною системою зниження динамічних навантажень у трубопровідній мережі з використанням апарату лінійних нейронних мереж. Отримано, що техніко-економічна ефективність від використання такої системи базується на обмеженні зростання кількості аварій на ділянках трубопровідної мережі й скороченні матеріальних витрат на виконання аварійно-відновлювальних робіт.
Ключові слова: електромеханічна система, насосний комплекс, аварійність, техніко-економічна ефективність.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313
С. 42-48
Мова Рос.
Бібл. 7 назв.

СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ІМПУЛЬСНИМИ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ЗМІННОЇ НАПРУГИ НА БАЗІ АНАЛІЗУ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Юхименко М. Ю.
Розглянуто проблеми синтезу систем управління імпульсними напівпровідниковими перетворювачами змінної напруги. Запропоновано підхід до побудови систем управління, що ґрунтується на врахуванні параметрів енергетичних процесів у силовій частині перетворювача. Як вхідні параметри системи управління пропонується використання значень струмів і напруг, що дає повну картину процесів споживання, накопичення й віддачі енергії. Виконано математичний опис процесу перетворення енергії для знижуючого перетворювача змінної напруги. Розглянуто особливості сталого режиму імпульсних перетворювачів при синусоїдальній вхідній напрузі, визначення величини вихідної напруги й амплітуди високочастотних гармонік, а також застосування імпульсних перетворювачів залежно від характеру навантаження. Для оцінки ефективності запропонованої методики було виконано імітаційне моделювання однофазного перетворювача.
Ключові слова: енергетичні процеси, система управління перетворювачем, електропривод змінного струму, широтно-імпульсний перетворювач.

 

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.31
С. 49-55
Мова Рос.
Бібл. 3 назв.

РОБОЧИЙ ЦИКЛ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ КРАНОВИХ МЕХАНІЗМІВ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ЦЕХУ № 1 ПУБЛІЧНОГО АКЦІОНЕРНОГО ТОВАРИСТВА “НОВОКРАМАТОРСЬКИЙ МЕХАНІЧНИЙ ЗАВОД”

Федоров М. М., Ткаченко А. О., Корнієнко С. В.
Наведено результати дослідження робочого циклу мостового крану розливного прольоту сталеплавильного цеху № 1 Публічного акціонерного товариства “Новокраматорський механічний завод”. Охарактеризовано важливі, з точки зору теплових процесів, особливості роботи електродвигунів у металургійних цехах. Температура навколишнього середовища в сталеплавильному цеху змінюється в широких межах (17–62 °С на висоті моста крана для розглянутого випадку) і визначається розташуванням крана відносно джерел нагріву. Протягом технологічного процесу кран переміщується вздовж усього прольоту, у зв’язку з цим температура повітря поблизу електродвигунів змінюється за складним законом. Робочий цикл включає роботу двигунів крану на знижених частотах обертання, що призводить до додаткового погіршення умов тепловідведення. Виділено найбільш важкий робочий цикл, докладно описано роботу механізмів пересування моста, візка, приводів головного й допоміжного підйомів. Результати досліджень дозволять оцінити динаміку теплового стану двигунів кранового електроприводу металургійних цехів.
Ключові слова: крановий електродвигун, режим роботи, теплові перевантаження, умови експлуатації.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313
С. 57-65
Мова Укр.
Бібл. 7 назв.

РОЗПІЗНАВАННЯ ГЕНЕТИЧНИХ ПРОГРАМ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО КЛАСУ СКЛАДНИХ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ ЗА ІНФОРМАЦІЄЮ ЙОГО ДОВІЛЬНОГО ПРЕДСТАВНИКА

Шинкаренко В. Ф., Гайдаєнко Ю. В., Кобзенко Л. М., Отрішко П. В.
Показано, що довільний електромеханічний об’єкт є носієм генетичної інформації. Розглянуто взаємозв’язок генетичної інформації електромеханічних об’єктів з породжувальною періодичною системою первинних джерел магнітного поля й генетичними програмами їх структурної еволюції. Аналізуються рівні подання знань у генетичних програмах структуроутворення електромеханічних систем. Запропоновано методологію визначення генетичних програм довільного рівня деталізації за наявності опису лише одного представника класу. На прикладі складної електромеханічної системи показано послідовність застосування процедур генетичного синтезу й аналізу в задачах розпізнавання та розшифровки генетичних програм. Показано взаємозв’язок структури магнітного поля з гомологією й просторовою геометрією обмоток, а також із фізичним станом вторинного середовища в об’єктах-нащадках. Визначено інноваційний потенціал генетичних програм досліджуваного класу електромеханічних систем. Наведено результати еволюційних експериментів, що підтверджують достовірність виконаних досліджень.
Ключові слова: гібридний електромеханічний об’єкт, генетичний аналіз, генетичний код, генетична програма, еволюційний експеримент.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 620.179.14
С. 66-75
Мова Рос.
Бібл. 4 назв.

МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НАМАГНИЧЕНОГО ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ МЕТАЛУ

Безкоровайний В. С., Лівцов Ю. В., Тарасенко О. В., Яковенко В. В.
Розглянуті особливості деталей, що підлягають накатці та конструкція магнітної системи датчика контролю структури поверхневого шару металу. Визначена необхідність розробки методів і приладів для проведення якісних вимірювань параметрів поверхневого накатаного шару металу колісної осі. Запропоновано дві математичні моделі векторного поля намагніченості в контрольованій осі колісної пари рухомого складу й в магнітопроводі датчика. Одна модель призначена для розрахунку й аналізу плоскопаралельного поля в двошаровому феромагнітному матеріалі й в осерді П-образного намагнічуючого пристрою, друга – для аналізу тривимірного магнітного поля. Задачі з розрахунку полів розв’язуються за допомогою чисельного рішення інтегральних векторних рівнянь. Наведено аналітичні залежності для розрахунку коефіцієнтів систем алгебраїчних рівнянь. Запропоновано формули для розрахунку напруженості поля, що створюється котушками зі струмом.
Ключові слова: намагнічення, котушка, інтегральне рівняння, датчик.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 255:29.1
С. 66-75
Мова Рос.
Бібл. 58 назв.

ПРИРОДА АНОМАЛЬНОГО ЗРОСТАННЯ ВТРАТ В ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНІЙ СТАЛІ В РЕЖИМІ ГЛИБОКОГО НАСИЧЕННЯ

Ченчевой В. В., Родькін Д. Й., Огарь В. О.
Зроблено спробу пояснити причини формування аномально високих значень втрат у сталі в режимі глибокого насичення. Розроблено математичну модель формування втрат у сталі, яка відрізняється врахуванням тимчасового запізнювання індуктивності намагнічування від струму намагнічування. Модель надана у вигляді блок-схеми, що пов’язує струм обмотки, її індуктивність і втрати в сталі, та є важливою в розумінні процесів динамічного перемагнічування електротехнічної сталі. Отримано вираз для визначення втрат у сталі на підставі нелінійної динаміки доменних структур та їх нерівномірного руху на різних циклах перемагнічування . Отримана залежність для визначення втрат у сталі асинхронної машини забезпечує високу збіжність розрахункових і експериментальних даних, що необхідно при розробці систем асинхронних електроприводів і асинхронних генераторів з релейним регулятором ємнісного струму в ланцюзі порушення.
Ключові слова: втрати в сталі, ферромагнетик, доменні структури, гістерезис.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.316
С. 95-101
Мова Укр.
Бібл. 5 назв.

ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНОГО ЕКВІВАЛЕНТА РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ ТА МЕХАНІЗМИ ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ В СИСТЕМІ ОПЛАТИ ЗА ПЕРЕДАВАННЯ РЕАКТИВНОЇ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Мельничук Л. М.
Діюча в Україні система оплати за перетікання реактивної електроенергії в електричних мережах електропередавальних організацій до промислових і непромислових споживачів основана на компенсації техніко-економічних витрат, що зумовлені втратами активної електроенергії. В основу системи оплати покладено економічний еквівалент реактивної потужності. Однак використана в системі оплати функціональна залежність плати від нього не відображає фактичних втрат активної електроенергії, що робить розрахунки плати непрозорими. Оскільки в даному випадку здійснюється регулювання у сфері діяльності природних монополій, то визначення плати повинно абсолютно точно компенсувати витрати електропередавальних організацій і точно визначати їх прибуток за надані послуги по передаванню реактивної електроенергії. У роботі розглянуто питання забезпечення точності оцінювання втрат активної електроенергії від передавання реактивної електроенергії. Описано математичні моделі та алгоритми визначення плати за перетікання реактивної електроенергії на основі кусочно-лінійної апроксимації з використанням пропорційного розподілення втрат між споживачами. Розрахунок економічного еквівалента реактивної потужності запропоновано здійснювати залежно від активних навантажень споживачів і граничних значень коефіцієнта реактивної потужності для мереж даного класу напруги. Враховано збільшення втрат, що виникають за рахунок їх нелінійності від електроспоживання та кумулятивного їх збільшення у разі перевищення граничного значення коефіцієнта реактивної потужності багатьма споживачами.
Ключові слова: реактивна потужність, система оплати.