Випуск 2/2013 (22)

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.34
С. 10-16
Мова Англ.
Бібл. 16 назв.

АДАПТИВНЕ РЕГУЛЮВАННЯ СТРУМУ СТАТОРА ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

С. М. Пересада, С. Н. Ковбаса, Д. Л. Приступа, С. Е. Ляшевський
Синтезовано та експериментально протестовано новий алгоритм ідентифікації невідомих параметрів асинхронного двигуна для процедур самоналаштування асинхронних електроприводів. З метою забезпечення асимптотичної ідентифікації розроблено адаптивний регулятор струму статора, який базується на спостерігачі потокозчеплення статора. Спеціально сформовані задані траєкторії струмів статора гарантують локальну експоненціальну ідентифікацію трьох параметрів асинхронного двигуна разом з оцінюванням невимірюваного потокозчеплення статора як при нерухомому, так і при вільно обертовому роторі. Надані результати експериментальних досліджень показують, що розроблений алгоритм гарантує високу точність ідентифікації параметрів і швидкість сходимості похибок у нуль, які не поступаються існуючим у серійних виробах, і є придатним для реалізації процедур самоналаштування систем векторного керування.
Ключові слова: асинхронний двигун, ідентифікація, оцінювання.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313
С. 17-23
Мова Укр.
Бібл. 6 назв.

МЕТОДИКА СИНТЕЗУ СТАТИСТИЧНО ОПТИМАЛЬНИХ СИСТЕМ АСИНХРОННИХ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ

Ю. В. Шуруб
Широкий клас електроприводів, зокрема тих, що використовуються в механізмах сільськогосподарського та комунального призначення, мають стохастичні моменти навантаження, які суттєво погіршують техніко-економічні показники роботи таких електроприводів. Підвищити ефективність їх роботи можливо за рахунок створення замкнутих систем із статистично оптимальними регуляторами. На прикладі замкнутої системи «перетворювач напруги–синхронний двигун» розроблено методику синтезу статистично оптимальних систем за критерієм мінімуму середньоквадратичної похибки регулювання параметру, що стабілізується, яким у випадку регульованого за напругою електропривода в режимі оптимізації енергоспоживання є оптимальне ковзання. Визначено оптимальні структури регуляторів замкнутих електроприводів такого класу залежно від виду випадкових збурень. Моделювання роботи електроприводу дробарки зерна показало ефективність фільтрації статистично оптимальним регулятором високочастотних складових випадкових моментів навантаження, підвищення циклових показників енергоефективності електроприводу, таких як циклові коефіцієнти корисної дії та коефіцієнт потужності, зменшення дисперсій його вихідних параметрів – електромагнітного моменту, швидкості, струму.
Ключові слова: асинхронний електропривод, випадкове навантаження, оптимальний регулятор.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 622.625.28-83
С. 24-36
Мова Рос.
Бібл. 7 назв.

ДВОФАЗНИЙ ТЯГОВИЙ АСИНХРОННИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД РУДНИКОВИХ КОНТАКТНИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

О. В. Омельченко
Наведено дослідження та запропоновано перспективну структуру тягового електроприводу змінного струму рудникового контактного електровоза. Запропоновано ймовірнісно-статистичний метод для визначення реальних параметрів розподілу електричних навантажень тягових електричних двигунів. Установлено повну відповідність узагальнених параметрів трифазної й двофазної асинхронної машини, що робить їх рівноцінними. Проаналізовано форми струмів і напруг при широтно-імпульсному регулюванні напруги живлення тягових двигунів. Проведено порівняльну оцінку варіантів структур тягових електроприводів, які відрізняються в основному будовою й характеристиками інверторів. Порівняно з традиційним трифазним інвертором двофазний має менший обсяг на 35 %, удвічі менше втрати, на 10 % менше вартість комплектуючих, на 33 % вище надійність. Дослідження на комп’ютерних моделях двофазного тягового асинхронного електроприводу з широтно-імпульсною модуляцією напруги живлення дозволили підтвердити очікувані результати, отримані при аналітичних дослідженнях, і встановити, що найбільш оптимальним законом управління широтно-імпульсною модуляцією слід вважати трапецеїдальний, оскільки він володіє мінімальним спотворенням функцій кривих струму й напруги.
Ключові слова: тяговий асинхронний електропривод, двофазний асинхронний двигун, тяговий електротехнічний комплекс.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.316.761.2
С. 37-43
Мова Укр.
Бібл. 8 назв.

КЕРУВАННЯ ПРИСТРОЯМИ ДИНАМІЧНОЇ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ  ЗА НЕСИМЕТРИЧНИХ  ШВИДКОЗМІННИХ НАВАНТАЖЕНЬ

М. Й. Бурбело, О. М. Кравець, М. В. Никитенко, Ю. В. Лобода 
Несиметрія навантажень електротехнологічних установок, яка має динамічний випадковий характер зміни, спричинює виникнення несиметрії напруг у трифазній мережі, що негативно відображається на роботі суміжних споживачів. Для таких установок передбачаються пристрої динамічної компенсації реактивної потужності на базі статичних тиристорних компенсаторів. Розглянуто питання підвищення швидкодії динамічної компенсації реактивної потужності та симетрування навантажень споживачів. Описано математичні моделі та алгоритми для визначення параметрів несиметричних навантажень на основі теорії миттєвої потужності. Описано структурну схему пристрою динамічної компенсації реактивної потужності та симетрування навантажень, що містить два контури регулювання. Виконано моделювання в середовищі Simulink пакету прикладних програм Matlab, за результатами якого зроблено висновок, що час запізнення пристрою динамічної компенсації реактивної потужності для контуру симетрування не перевищує 60 мс.
Ключові слова: симетрування навантажень, умовна потужність зворотної послідовності.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.317.78
С. 52-58
Мова Укр.
Бібл. 6 назв.

ОЦІНКА СТАТИСТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ РЕЖИМУ ЕНЕРГЕТИЧНОГО СПОЖИВАННЯ ЦЕНТРА ЖИВЛЕННЯ КАР’ЄРУ

Є. П. Карлик, О. В. Бялобржеський
Надано основні результати аналізу добових графіків навантаження, що були зафіксовані на шинах низької напруги головної понижувальної підстанції кар’єру. Наведено діаграму процентного співвідношення потужностей основного електротехнічного обладнання кар’єру та описано особливості його роботи. Доведено необхідність застосування методів математичної статистики для оцінки та визначення групового навантаження. Приведено алгоритм прогнозування групового навантаження, який базується на нормальному розподілу індивідуальних графіків навантаження електротехнологічного обладнання. Алгоритм прогнозування глобально складається з двох частин. У першій частині індивідуальні графіки навантаження досліджуваного обладнання перевіряються на розподіл за нормальним законом. У другій – розраховуються статистичні характеристики та довірчі інтервали індивідуальних навантажень, визначається сумарне навантаження групи електроприймачів ділянки кар’єру. Побудований алгоритм прогнозування групового навантаження дозволяє уточнити групове навантаження, враховуючи при цьому схеми підключення основного обладнання.
Ключові слова: система електропостачання, електричні навантаження, електротехнічні установки, графіки навантаження.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.3
С. 60-65
Мова Англ.
Бібл. 9 назв.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПОТОКУ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ЕНЕРГІЇ У ТРАНСФОРМАТОРАХ

Д. Спалдонова
Розглянуто питання дослідження потоку енергії в електромагнітному полі на основі аналізу елементарних електричних компонентів та електромагнітних перетворювачів на базі електромагнітної теорії Максвела. Оскільки вивченню принципів роботи базових електричних компонентів та електричних перетворювачів приділяється недостатньо уваги, то й при аналізі процесу перетворення потоку енергії в електромагнітному полі часто допускаються помилки. Однак знання цього процесу є досить важливим для точного розуміння роботи електричних перетворювачів енергії. Для ілюстрації можливостей застосування даної теорії для розрахунку потоку електромагнітної енергії було обрано броньовий трансформатор як один із найчастіше використовуваних електромагнітних перетворювачів. По-перше, було отримано вирази для опису напруженості електричного поля E(t) та напруженості магнітного поля H(t) осердя трансформатора та його обмоток. По-друге, було розраховано щільність переданої електромагнітним полем енергії за одиницю часу, тобто щільність потужності, відому як вектор Пойнтінга, для обмоток і осердя трансформатора. На наступному кроці було повторно розраховано передану електромагнітним полем енергію за одиницю часу, тобто передану потужність, для осердя та обмоток трансформатора. Таким чином, було показано реальне розподілення потоків енергії в одному з типів електричних перетворювачів – трансформаторі.
Ключові слова: теорія електротехніки, теорія електромагнітного поля, енергія електромагнітного поля, потік енергії електромагнітного поля.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313.323
С. 66-74
Мова Укр.
Бібл. 8 назв.

МОДЕЛЮВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВІБРАТОРА З ЛІНІЙНИМ ЕЛЕКТРИЧНИМ ПРИВОДОМ

Р. П. Бондар, Г. М. Голенков, О. Ю. Литвин, О. Д. Подольцев
Розглянуто вібратор із приводом від лінійного двигуна зворотно-поступального руху. Шляхом лінеаризації рівнянь динаміки отримано розрахункові залежності для основних енергетичних характеристик вібратора залежно від режиму його роботи. У лінійній постановці розглядається одномасова коливальна система, в якій параметри навантаження враховуються як еквівалентні коефіцієнти жорсткості та в’язкого тертя. У нелінійній постановці виконано комп’ютерне моделювання в пакеті Matlab/Simulink енергетичних характеристик з урахуванням нелінійних властивостей механічної та електричної частин комплексної моделі вібратора. Запропоновано Simulink-модель, що враховує залежність параметрів двигуна від навантаження, насичення магнітного кола, зубцеві гармоніки електромагнітної сили та її залежність від кута навантаження, а також несинусоїдність напруги джерела живлення. Виконано порівняння розрахункових характеристик, отриманих за допомогою лінійної моделі та уточненої нелінійної Simulink-моделі. Показано, що на точність визначення характеристик за допомогою лінійної моделі найбільший вплив має амплітуда коливань якоря двигуна. Зазначено обмеження до застосування лінійної моделі для розрахунків енергетичних характеристик.
Ключові слова: лінійний двигун, вібратор, енергетичні характеристики.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 255:29.1
С. 75-85
Мова Рос.
Бібл. 29 назв.

ПРО ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ У СТАЛІ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ПРИ ГЛИБОКІЙ ЇЇ НАСИЧЕНОСТІ

Д. Й. Родькін, В. В. Ченчевой, В. О. Огарь
Показано, що існуючі методи визначення втрат у сталі асинхронної машини придатні тільки для початкової прямолінійної (ненасиченої) ділянки кривої намагнічування, що дає значну похибку в режимі насичення, або містять велику кількість невідомих елементів, що робить громіздким і складним використання результатів у практичних цілях. Запропоновано метод, який є подальшим розвитком відомого підходу до визначення втрат у сталі. При цьому враховується зміна індуктивності намагнічування, що дозволяє використовувати його в режимі сильного насичення. Вирази для визначення втрат у сталі надано у функції магнітного потоку, електрорушійної сили і струму, що робить їх придатними для практичного використання.
Ключові слова: асинхронна машина, насичення, втрати в сталі.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.316.71
С. 86-93
Мова Укр.
Бібл. 6 назв.

ДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СИСТЕМИ ПРИВОДА ПОХИЛОГО ДИФУЗІЙНОГО АППАРАТА

В. В. Кухарчук, В. І. Родінков, А. М. Коваль
Проведено дослідження динамічних режимів роботи дводвигунового приводу похилого дифузійного апарата, який використовується для екстракції соку з бурякової стружки й є ланкою безперервного виробництва цукру. Шнеки апарата приводяться в рух двома двигунами постійного струму з їх різних кінців, між якими виникає значний пружний зв’язок, що є умовою виникнення коливальних режимів. Їх причиною є неоднакове навантаження на валах двигунів, що є наслідком експлуатаційних особливостей роботи приводу. Такі режими неодноразово спостерігались у виробництві та призводили до значних збитків, і це підтверджує актуальність даної роботи. За допомогою розроблених математичних та імітаційних моделей, що описують електромагнітні та електромеханічні процеси приводу, встановлено вплив основних параметрів системи та режиму на динамічні властивості системи. Зокрема встановлено значний вплив пружного зв’язку між механічними органами на можливість виникнення коливальних процесів. Визначено зони стійкості в координатах різних параметрів системи та режиму. Отримані результати можуть бути використані для покращення динамічних властивостей приводу та забезпечення надійного та якісного виконання технологічного процесу.
Ключові слова: електричний привод, стійкість системи, динамічні властивості.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.3
С. 95-100
Мова Англ.
Бібл. 5 назв.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ РЕГУЛЬОВАНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА НОВОЇ КОНЦЕПЦІЇ ПОРІВНЯНО З БАГАТОФАЗНИМ ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ НОВІТНЬОЇ КОНЦЕПЦІЇ

Д. Ковач, Я. Пердуляк
Розглянуто проблему ефективності енергоперетворення перетворювачами на прикладі застосування вихідної енергії фотогальванічного елементу. Надано нову концепцію однофазного регульованого перетворювача. Показано, що ефективність енергоперетворення запропонованого однофазного регульованого перетворювача не є достатньою. Також розроблено новітню концепцію багатофазного регульованого перетворювача. Новітня концепція дозволяє більш ефективно використовувати енергію фотогальванічної комірки сонячної батареї порівняно з однофазним регульованим перетворювачем. Ефективне використання енергії досягається додаванням п’яти паралельних відводів до запропонованого однофазного регульованого перетворювача. Розроблений алгоритм керованого перемикання дозволив отримувати вихідну енергію фотогальванічного елементу через один із шести паралельних відводів у будь-який момент часу. Було синтезовано комп’ютерні моделі та побудовано лабораторні експериментальні установки, за допомогою яких отримано експериментальні дані для перевірки теоретичних властивостей однофазного та багатофазного регульованих перетворювачів.
Ключові слова: однофазний регульований перетворювач, багатофазний регульований перетворювач, ефективність перетворення енергії.