Випуск 2/2016 (34)

УДК 62-83
С. 10-16
Мова Укр.
Бібл. 10 назв.

МОДИФІКАЦІЯ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ СИНХРОННИМИ ДВИГУНАМИ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ ІЗ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯМ МАКСИМУМУ ВІДНОШЕННЯ МОМЕНТУ ДО СТРУМУ

Толочко О. І., Бугровий А. А.
Для синхронних двигунів із вбудованими в ротор постійними магнітами виконано синтез системи векторного квазіоптимального керування за стратегією «Максимальний момент на ампер» на базі запропонованих авторами спрощених співвідношень між електромагнітним моментом та ортогональними складовими струмів статора. Вона має енергетичні властивості оптимальної системи, динамічні властивості стандартної системи векторного керування, не потребує розв‘язання алгебраїчних рівнянь у реальному часі або застосування попередньо розрахованих об‘ємних таблиць, а також не отримує в алгоритмі керування алгебраїчних контурів.
Ключові слова: електропривод, синхронний двигун із постійними магнітами, квазіоптимальне керування, максимальний момент на ампер, синтез.

УДК 621.318
С. 17-24
Мова Укр.
Бібл. 19 назв.

ГЕНЕТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА СИНТЕЗ НОВИХ СТРУКТУР ПОЛІГРАДІЄНТНИХ МАТРИЦЬ МАГНІТНИХ СЕПАРАТОРІВ

Шведчикова І. О., Романченко Ю. А.
Показана доцільність використання генетичних операторів синтезу для моделювання внутрішньої структури поліградієнтних середовищ. Побудовано узагальнену генетичну модель структуроутворення поліградієнтних середовищ магнітних сепараторів, за допомогою якої визначено рівень їх генетичної складності. Визначено інтегральну функцію синтезу поліградієнтного середовища та побудовано генетичну модель, що визначає порядок застосування генетичних операторів синтезу. Як елементарний породжуючий елемент (моноструктура) середовища прийнята пластина у формі прямокутного трикутника. За допомогою правил симетрії синтезовано ізомерні композиції поліградієнтних середовищ. Проведено патентно-інформаційний пошук, у результаті якого виявлено структурні представники магнітних сепараторів, поліградієнтні середовища яких можуть бути віднесені до синтезованих ізомерних композицій. Визначено достовірність генетичної моделі структуроутворення поліградієнтного середовища шляхом порівняння результатів патентно-інформаційного пошуку й результатів синтезу. За результатами дослідження отримано патент на нове технічне рішення, чим підтверджена адекватність узагальненої генетичної моделі реальним процесам структуроутворення поліградієнтних середовищ магнітних сепараторів.
Ключові слова: поліградієнтне середовище, генетична модель, генетичний оператор, синтез.

УДК 621.313.16
С. 25-31
Мова Укр.
Бібл. 10 назв.

ОСОБЛИВОСТІ ВПЛИВУ ОПТИМАЛЬНОГО ЗА ЕНЕРГЕТИЧНОЮ ЕФЕКТИВНІСТЮ ЗАКОНУ КЕРУВАННЯ НАПРУГОЮ НА КОЛИВАЛЬНІ ПРОЦЕСИ В ТЯГОВОМУ ЕЛЕМЕНТІ КОНВЕЄРА

Печеник М. В., Бур’ян С. О., Наумчук Л. М., Грицай А. О.
У роботі досліджено замкнуту систему керування багатодвигунного стрічкового конвеєра при використанні оптимального за енергетичною ефективністю регулятора напруги. Розроблено модель електромеханічної системи багатодвигунного стрічкового конвеєра з використанням замкнутої системи керування, яка дозволяє проводити дослідження для різних режимів роботи. Проведено аналіз впливу оптимального закону керування на характер коливальних процесів у пружно-в’язкій системі несучого елементу конвеєра. Розглянуто розподіл коливань при пуску стрічкового конвеєра у вантажній і холостій ділянках для трьох варіантів розміщення електродвигунів уздовж траси транспортної системи, а саме: два двигуни в головній частині й один у хвостовій, розташування одного двигуна в головній і одного у хвостовій частинах, розміщення двох двигунів у головній частині та при різних значеннях інтенсивності пуску конвеєра. Проведено математичне моделювання запропонованих варіантів, яке показало зменшення рівня перерегулювання за швидкістю на різних ділянках конвеєра при використанні оптимального регулятора напруги. Отримані результати рекомендуються до використання при проектуванні нових і реконструкції діючих високопродуктивних магістральних конвеєрів.
Ключові слова: багатодвигунний стрічковий конвеєр, інтенсивність пуску, оптимальний регулятор напруги, коливальність.

УДК 621.3
С. 32-38
Мова Англ.
Бібл. 10 назв.

АНАЛІЗ СПОСОБІВ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМИ ДВИГУНАМИ З ВИКОРИСТАННЯМ АНІЗОТРОПНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

Козакевич І. А.
Бездатчикове векторне керування, що передбачає визначення основних неелектричних змінних стану – кутової швидкості та потокозчеплення на основі виміряних величин напруг і струмів, є досить привабливим для широкої низки електроприводів промислових установок та технологічних комплексів. Існує два підходи до оцінювання кутової швидкості й потокозчеплення двигуна: з використанням ідеалізованої математичної моделі та з використанням анізотропних властивостей. Перший підхід передбачає використання параметрів схеми заміщення двигуна, тому, незважаючи на його простоту реалізації, не дозволяє отримати високі показники якості керування в широкому діапазоні зміни кутової швидкості, оскільки параметри двигуна змінюються під час його роботи, а при дуже низькій кутовій швидкості ідеалізована математична модель значно втрачає точність оцінювання. Тому в останній час інтенсивно розвиваються системи, що дозволяють оцінювати кутову швидкість і потокозчеплення двигуна на основі його анізотропних властивостей. До основних анізотропних властивостей належать: наявність дискретних роторних стержнів, насичення сталі машини, ексцентриситет ротора. Під їх впливом у статорному струмі машини з’являються частотні складові, виділення яких дозволяє визначити невимірювані змінні стану машини без використання параметрів схеми заміщення. За умови наявності однієї виділеної анізотропії отримання її просторової інформації досягається шляхом введення високочастотної тестової напруги до основної напруги, що живить двигун. Виконаний аналіз струмового відгуку на такий тестовий вплив показав, що складова прямої послідовності струмового сигналу не містить просторову інформацію щодо вісі анізотропії, в той час як складова зворотної послідовності у своїй фазі містить необхідні дані щодо положення наявної в машині анізотропії. Розглянуто існуючі та запропоновано нові способи розділення сигналів декількох анізотропій для підвищення точності системи бездатчикового векторного керування асинхронним двигуном при роботі на низьких кутових швидкостях.
Ключові слова: асинхронний двигун, векторне керування, анізотропія, струм, фільтр.

УДК 621.3.049.001.57:004.457
С. 39-46
Мова Англ.
Бібл. 15 назв.

МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПРИ ІМПУЛЬСНОМУ ЗБУРЕННІ В СЕРЕДОВИЩІ MATLAB

Томчікова І.
Роботу присвячено моделюванню динамічних кіл, збурених вхідними імпульсами в середовищі MATLAB. Моделювання кіл, що збурюються імпульсними сигналами, може бути виконано в частотній області або в комплексно-частотній області, проте в обох випадках це є доволі часозатратною операцією. У часовій області задача пошуку повного відгуку такого кола має на увазі розв’язання динамічного кола, що містить не тільки резистори, а й також динамічні елементи (індуктивності та/або ємності), які можуть бути або лінійними, або нелінійними. Моделювання таких кіл у певних випадках є досить вимоглива операція, оскільки вирази для такого типу кіл є інтегродиференціальними, де права частина приймає форму пульсацій струму або напруги. Іншим інструментом для моделювання лінійних динамічних кіл є їх перетворення з існуючими початковими умовами напряму в частотну область за допомогою перетворення Лапласа. Після перетворення даного кола в частотну область його можна аналізувати як таке, що містить лише джерела та опори, оскільки пасивні елементи мають імпеданси, які можуть розглядатися як узагальнені опори. Формування колових рівнянь виконано з використанням аналізу методом розріджених таблиць. Повний відгук отримано з використанням символьних обчислень, що є однією із значних переваг середовища MATLAB. Графічне подання вхідного імпульсу та повного вихідного відгуку було надано для даних параметрів елементів кіл трьох типів.
Ключові слова: схемне моделювання, метод розріджених таблиць, перетворення Лапласа, MATLAB, повний відгук.

УДК 621.313
С. 47-54
Мова Укр.
Бібл. 10 назв.

ИНВАРІАНТНИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД НАВЕДЕННЯ І СТАБІЛІЗАЦІЇ ТАНКОВОЇ БАШТИ

Александрова Т. Є., Лазаренко А. О.
Метою даної роботи є розробка алгоритму стабілізації танкової башти, який реалізується електронним блоком стабілізації й доставляє замкнутій системі стабілізації властивість інваріантності до дії зовнішніх збурень без зниження запасу стійкості системи. Підвищення ступеня інваріантності регульованого електропривода танкової башти до дії зовнішнього збурення, пов’язаного з виникненням відцентрових сил при повороті танка, призводить до зниження запасу стійкості замкненої системи стабілізації. Для підвищення працездатності регульованого електроприводу пропонується введення додаткового зворотного зв’язку по кутовому прискоренню башти. Розроблено раніше не відому структуру цифрової системи керування електроприводом танкової башти, яка забезпечує властивість інваріантності замкнутої системи керування до дії зовнішніх збурень і враховує інформацію про кутове прискорення танкової башти відносно її осі повороту. Отримання такої інформації здійснюється шляхом використання цифрового низькочастотного фільтра Ланцоша в цифровому електронному блоці управління.
Ключові слова: танкова башта, цифровий керуємий електропривод, інваріантний електропривод, цифровий низькочастотний фільтр.

УДК 621.316.1.05:519.85
С. 55-61
Мова Укр.
Бібл. 10 назв.

ПРИЙНЯТТЯ ОПТИМАЛЬНИХ РІШЕНЬ ПРИ КЕРУВАННІ ГІБРИДНИМИ ЕЛЕКТРИЧНИМИ МЕРЕЖАМИ З ВІДНОВЛЮВАЛЬНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ

Тимчук С. О., Шендрик В. В., Шендрик С. О., Шулима О. В.
Для електрозабезпечення домогосподарств і непромислових об’єктів використання альтернативних відновлювальних джерел енергії є безпечним, перспективним та екологічним. Для великої кількості районів України найбільшу продуктивність можна отримати від комбінованих джерел генерації, тобто при поєднанні в одну мережу вітрогенераторів і сонячних панелей. Успішне впровадження й експлуатація електричних мереж із відновлювальними джерелами енергії неможливе без ефективного керування. У цьому випадку процес керування складається з декількох взаємопов’язаних стадій, на кожній з яких необхідно приймати оптимальне рішення. Процес прийняття рішень ускладнений невизначеністю й неповнотою вхідної інформації, тому доцільно створювати системи керування, які забезпечуються прийняттям рішень на всіх стадіях життєвого циклу енергомереж із відновлювальними джерелами енергії. Метою роботи є аналіз задачі підтримки прийняття рішень для оптимального керування генерацією, споживанням, накопиченням та розподілом енергії в енергосистемах із відновлювальними джерелами енергії. У роботі формалізовано задачу прийняття рішення, виконано класифікацію стадій процесу прийняття рішення, визначено критерії оцінки ефективності рішень, запропоновано методологію пошуку оптимального рішення.
Ключові слова: відновлювальні джерела енергії, система керування, підтримка прийняття рішення.

УДК 621.86.067.2.5-83
С. 6–69
Мова Укр.
Бібл. 10 назв.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗАПУСКУ ЕЛЕКТРОПРИВОДА ВІБРАЦІЙНОЇ МАШИНИ

Батраков Д. В., Титюк В. К.
Найпоширенішим обладнанням, що застосовується для випуску гірської маси з блоків і рудозвальних виробок, є вібраційні живильники. Механічна частина вібраційного живильника є складною системою з пружними зв’язками, резонансні явища якої суттєво впливають на роботу його електроприводу. З’ясування природи формування моменту опору вібраційного живильника дозволить підвищити надійність його функціонування. При розробці математичної моделі вібраційного живильника було використано закони руху класичної механіки, теорію електричних машин, методи складання й чисельного вирішення систем диференціальних рівнянь. Виконано перевірку адекватності отриманих результатів. На основі аналізу кінематичної схеми виділено основні складові моменту опору вібромашини з інерційним дебалансним приводом, отримано залежності окремих складових та повного значення моменту опору електропривода вібраційного живильника від кутової швидкості. Розроблено математичну модель вібромашини з асинхронним електроприводом, уточнено характеристики процесу запуска вібромашини. Уперше розроблено математичну модель вібраційної машини з інерційним трьохвальним дебалансним приводом. Отримано залежність моменту опору вібраційної машини від її кутової швидкості. Уточнення уявлень про формування динамічних навантажень вібраційної машини дозволить підвищити надійність роботи обладнання й сприятиме підвищенню техніко-економічних показників процесів видобутку корисних копалин.
Ключові слова: вібраційний транспорт, дебалансний привод, резонанс, пружність опор, математична модель.

УДК 621.313
С. 71-77
Мова Рос.
Бібл. 11 назв.

ТРИФАЗНИЙ РЕАКТОР ІЗ РАДІАЛЬНИМ СИМЕТРИЧНИМ МАГНІТОПРОДОМ КЕРОВАНИЙ ПОПЕРЕЧНИМ ПІДМАГНІЧУВАННЯМ ЯРМА

Ставинський А. А., Новогрецький С. М., Прудников А. О.
Найбільш ефективно регулювання індуктивності реактора виконується підмагнічуванням магнітопроводу. Запропоновано радіальну магнітну систему з поперечним підмагнічуванням ділянок ярем. Розглянуто схему заміщення магнітної системи й зроблений розрахунок гармонічного складу магніторушійної сили основної обмотки залежно від інтенсивності поперечного постійного поля підмагнічування. Ефективність регулювання збільшується при підвищенні індукції магнітного поля, створюваного основною обмоткою, зменшенні стикового зазору в магнітопроводі й відносної довжини ділянки магнітопроводу, що не підмагнічується. При цьому посилення зазначених чинників викликає збільшення процентного вмісту вищих непарних гармонік у струмі основної обмотки. Розглянуто можливість придушення вищих гармонік магніторушійної сили основної обмотки шляхом поперечного підмагнічування ярма змінним магнітним полем, при якому модуль результуючого вектора магнітної індукції в ділянці магнітопроводу, що підмагнічується, незмінний у часі. На основі проведених розрахунків гармонічного складу показано, що накладення в поперечній вісі постійного магнітного поля й косинусоїдального поля подвійної частоти дозволяє значно зменшити процентний вміст вищих гармонік у струмі основної обмотки.
Ключові слова: реактор, поперечне підмагнічування, гармонічний склад, сила, що намагнічує.

УДК 621.313
С. 78-86
Мова Укр.
Бібл. 16назв.

ПАРАМЕТРИ ТОРЦЕВОГО ДУГОСТАТОРНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З ДИСКОВИМ РОТОРОМ ПРИ ПАРАЛЕЛЬНОМУ ВКЛЮЧЕННІ ПРОТИЛЕЖНИХ ВІД РОТОРА СТАТОРІВ З ДВОШАРОВОЮ ОБМОТКОЮ

Ращепкін А. П., Крищук Р. С.
Розглядається торцевий дугостаторний асинхронний двигун з дисковим ротором, основний магнітний потік якого направлений в осьовому напрямку. Використавши рівняння індукції та повної магнітної потужності, отримано параметри двигуна – головні опори взаємної та власної індуктивності. Аналітичний розрахунок параметрів виконано в циліндричній системі координат для квазістаціонарного режиму на основі системи рівнянь Максвелла та інтегральних перетворень. Особливістю методу розрахунку є те, що враховується нерівномірність лінійної швидкості руху ротора залежно від радіуса. Виконано розрахунок енергетичних показників, на основі чого проведено порівняння послідовного й паралельного включень статорних обмоток при несиметричному розміщенні дискового ротора в зазорі. Встановлено, що паралельне включення протилежних від дискового немагнітного ротора статорів не має значного впливу на енергетичні показники. При використанні магнітного дискового ротора осьові магнітні сили, діючі на ротор, при паралельному включенні статорів менші, а коефіцієнт корисної дії на декілька відсотків більший.
Ключові слова: торцевий асинхронний двигун, аксіальний двигун, двигун з дисковим ротором, дугостаторний асинхронний двигун.