Випуск 3/2013 (23)

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 62-83-523.003.12
С. 8-17
Мова Англ.
Бібл. 18 назв.

ОЦІНКА ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ ЕНЕРГЕТИЧНИМ МЕТОДОМ

Д. А. Мосюндз, Д. Й. Родькін
Показано, що процеси перетворення енергії ускладнюються при наявності нелінійних елементів або процесів, у зв’язку з чим погіршуються показники якості перетвореної енергії, швидше відбувається знос електромеханічного обладнання, збільшуються втрати й т.ін. Тому для ефективного використання та управління енергопроцесами актуальним є визначення оцінок енергопроцесів в електричних ланцюгах шляхом ідентифікації параметрів нелінійностей, що істотним чином впливають на процеси енергоперетворення в системі. Запропоновано метод ідентифікації, заснований на понятті миттєвої потужності. Відомо, що навіть при синусоїдальній живлячій напрузі й наявності нелінійних елементів струм у ланцюзі несинусоїдальної форми. Використання апарату миттєвої потужності дає можливість отримати кількісну оцінку складових енергопроцесів на кожній гармоніці, що дозволяє скласти систему з достатньою кількістю рівнянь для визначення невідомих параметрів як лінійних, так і нелінійних енергетичних систем.
Ключові слова: електромеханічна система, нелінійність, миттєва потужність, спектральний аналіз.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313.333
С. 18-25
Мова Рос.
Бібл. 14 назв.

ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ НИЗЬКОЧАСТОТНИХ ПСЕВДОДЖЕРЕЛ ПРИ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ

Д. В. Рєзнік, Ю. В. Ромашихін, Д. Й. Родькін
Актуальність ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів обумовлена тим, що з їх допомогою розраховують пускові та робочі характеристики, втрати в сталі й міді, визначається навантажувальна здатність електричних машин. Причинами зміни параметрів, що розраховані заводом-виробником, є довготривала експлуатація, післяремонтна експлуатація й відхилення при виготовленні асинхронних двигунів. На даний час розроблено безліч методів, присвячених ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів. Однак не існує універсального методу, який би підходив для ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів різних потужностей і типорозмірів в умовах ремонтних цехів і електроремонтних підприємств. Тому метою роботи є питання розвитку методу визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів із використанням складових миттєвої потужності при живленні від джерела синусоїдної напруги. Використання складових миттєвої потужності в рівняннях балансу потужностей дозволяє розробити енергетичний метод, в основі якого використовується система ідентифікаційних рівнянь для визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів. Особливістю енергетичного методу є те, що рівняння балансу складаються окремо за кожною з аналізованих гармонік миттєвої потужності для кожного елемента схеми заміщення асинхронного двигуна. При цьому запропоновано проводити ідентифікацію електромагнітних параметрів асинхронних двигунів з використанням частот напруги та струму, які менші від частоти напруги, тобто для діапазону частот 0–10 Гц. У роботі запропоновано використовувати для живлення асинхронного двигуна джерело синусоїдної напруги, а необхідний спектр частот отримувати від так званого «псевдоджерела». Псевдоджерело є фіктивним джерелом, що вводиться не фізично, а тільки математично в рівняння балансу потужностей. Уведення одного псевдоджерела дозволяє отримати достатню кількість ідентифікаційних рівнянь для визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів за Т-подібною схемою заміщення. Аналіз результатів з використанням енергетичного методу показав, що похибка ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів не перевищує 5 %. Таким чином, показана ефективність використання енергетичного методу ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів з використанням низькочастотних псевдоджерел.
Ключові слова: асинхронний двигун, низькочастотне псевдоджерело, електромагнітні параметри.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.311.001.57(063)
С. 26-32
Мова Укр.
Бібл. 4 назв.

ДІАГНОСТУВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ СИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА

О. М. Закладний, О. О. Закладний, Т. Ю. Оборонов
Наведено модель діагностування енергоефективності синхронного електропривода, що має ієрархічну структуру й складається з п’яти блоків. У першому визначаються первинні діагностичні ознаки двигуна, такі як частота, діюче значення напруги та струму, коефіцієнт завантаження; у другому – показники якості електроенергії: відхилення та несинусоїдальність напруги, відхилення частоти, у третьому визначаються параметри енергоспоживання: повна, активна, реактивна потужності, коефіцієнт потужності та потужність спотворень; у четвертому – параметри схеми заміщення; у п’ятому – параметри енерговикористання, тобто всі втрати потужності у двигуні й втрати енергії за час циклу, та будується залежність коефіцієнта корисної дії від коефіцієнтів завантаження й потужності.
Ключові слова: енергоефективність, синхронний електропривод, діагностування, коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт потужності.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313:517.91
С. 33-48
Мова Укр.
Бібл. 4 назв.

ОСОБЛИВОСТІ ДОСЛІДЖЕННЯ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ В SIMPOWERSYSTEMS ІЗ КЛЮЧОВИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ

О. П. Чорний, В. К. Титюк
Розглядається питання дослідження режимів роботи електроприводів з асинхронними двигунами шляхом їх моделювання за допомогою бібліотек SimPowerSystems середовища Simulink математичного пакету Matlab. Зроблено акцент на особливостях математичних моделей з урахуванням перетворювачів енергії, що містять ключові елементи, методів чисельного інтегрування систем диференціальних рівнянь моделей при їх дослідженні. Показано кількісні й якісні відмінності в рішеннях, які виникають при необґрунтованому виборі чисельного методу та його параметрів, а також при врахуванні в моделях нелінійностей і реальних параметрів енергії на виході перетворювачів. Проаналізовано похибки, що можуть виникнути в рішеннях при застосуванні універсальних математичних пакетів для моделювання. Наведено результати моделювання.
Ключові слова: електроприводи з асинхронними двигунами, математичні моделі, ключові елементи.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621:333
С. 49-55
Мова Англ.
Бібл. 14 назв.

АНАЛІЗ СПЕКТРУ МИТТЄВОЇ ПОТУЖНОСТІ ЯК МЕТОД ДІАГНОСТИКИ ПОШКОДЖЕНЬ РОТОРА І СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

Д. Г. Мамчур
Запропоновано метод діагностики технічного стану асинхронних двигунів на основі аналізу спектра сигналу миттєвої потужності. Даний метод є привабливим завдяки простоті вимірювань сигналів, необхідних для аналізу, а також більш надійними результатами діагностики порівняно з іншими відомими методами. Надано математичні вирази, що встановлюють зв’язок між частотами дефектів у сигналі потужності та найбільш розповсюдженими типами дефектів. З метою підтвердження працездатності запропонованого метода показано експериментальні результати, отримані на лабораторному обладнанні та тестових двигунах зі штучно створеними пошкодженнями. Результати експериментів підтвердили надійність запропонованого методу та можливість розділення одночасно наявних різних типів дефектів на основі аналізу спектра потужності двигуна. Отримані теоретичні результати можуть бути застосовані у промисловості при створенні надійних і недорогих систем діагностики асинхронних двигунів середньої й малої потужності.
Ключові слова: діагностика, асинхронний двигун, аналіз сигналу потужності.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.311
С. 56-65
Мова Рос.
Бібл. 4 назв.

ОПТИМІЗАЦІЯ ПОЧАТКОВОЇ НАДІЙНОСТІ ПЕРЕТВОРЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

Олена Ю. Бабенко, Ольга Ю. Бабенко, В. Б. Вільнер, О. М. Галіновський
При певній зміні взаєморозташування випадкових меж визначальних дій (зовнішніх і внутрішніх) відносно робочої зони можна отримати для виробу максимальне значення початкової надійності (), яка визначається за допомогою функції Лапласа. З приведеного в роботі рівняння видно, що початкова надійність залежить від відносної відстані між нижньою межею робочої зони і математичним очікуванням нижньої межі області працездатності – , від відношення середньоквадратичних відхилень верхньої й нижньої межі області працездатності – n та від відносної відстані між математичними очікуваннями верхньої й нижньої меж області працездатності без урахування ширини робочої зони – .
Завдання знаходження максимального значення зводиться до відшукання розташування межі робочої області при заданих значеннях n і . Поставлене завдання вирішено чисельним методом. Результати показали, що для високонадійної апаратури точність розрахунку не забезпечується можливостями табульованої функції Лапласа й потрібна точніша методика налаштування на максимум .
Розглядаючи надійність за схемою випадків і припускаючи нормальний закон розподілу, визначено точки відносного налаштування . На відміну від методу чисельних наближень отримано рівняння, які можуть бути застосовані при будь-яких значеннях n, , і дозволять знайти умови оптимізації з будь-якою точністю, у тому числі для розташування меж, при яких не можна розрахувати за таблицями функцій Лапласа. Отримане рівняння апроксимовано й отримано умову оптимальної надійності у вигляді лінійного рівняння, коефіцієнти якого можуть бути знайдені з таблиць або за приведеними рівняннями.
При незалежності меж області працездатності від значень зовнішніх дій оптимізацію надійності можна робити по кожній зовнішній дії окремо. У разі, коли значення зовнішніх дій, що відповідають граничним значенням області працездатності, пов’язані рівнянням регресії, оптимізація може бути розглянута тільки у взаємозв’язку обох дій.
Похибка від застосування апроксимуючих рівнянь менша, ніж дозволяє точність обчислення із застосуванням табульованої функції Лапласа.
Ключові слова: межі працездатності, функція Лапласа, вірогідність безвідмовної роботи, апроксимація, регресія.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 519.87:658.012.011.56:622
С. 66-73
Мова Рос.
Бібл. 6 назв.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПІДСИСТЕМИ ПОШУКУ ПУСТОТ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ГІРНИЧИМ ПІДПРИЄМСТВОМ

П. С. Смолянський, Т. П. Козикова
Пошук пустот техногенного та природнього характеру стає все більш актуальним завданням у сучасних умовах. Для їх моніторингу необхідна побудова підсистеми пошуку пустот автоматизованої системи управління гірничим підприємством. Однією з основних умов побудови моделі підсистеми є рішення інтегральних рівнянь першого роду для різних геофізичних полів, зокрема гравітаційного, як найбільш доступного й універсального. Рішення інтегральних рівнянь першого роду належить до теорії обернених некоректних задач, яка бурхливо розвивається в даний час.
Запропоновано метод спрощення процесу рішення багатовимірних інтегральних рівнянь першого роду шляхом поділу скалярних джерел поля на поверхневі та об’ємні. Отримано оцінки похибки обчислення коефіцієнтів системи лінійних алгебраїчних рівнянь при переході до кусково-постійної апроксимації функції щільності поверхневих джерел.
Ключові слова: локалізація пустот, зворотна задача, інтегральні рівняння, апроксимація, чисельне моделювання.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 519.87:658.012.011.56:622
С. 75-82
Мова Рос.
Бібл. 19 назв.

РОЗШИРЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ АПАРАТІВ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ НА ОСНОВІ АНАЛІЗУ ДІЮЧОГО ЗНАЧЕННЯ СТРУМУ

О. Г. Середа
Доведено актуальність підвищення чутливості апаратів захисту до струмів віддалених коротких замикань при реалізації далекого резервування відмов захистів. Обґрунтовано можливість розширення переліку реалізованих захистів у розчіплювачах автоматичних вимикачів на основі результатів цифрової обробки сигналів від датчиків струму. Підтверджено ефективність отримання додаткової інформації про процеси в електричному колі за ступенем спотворення діючих значень фазних струмів у перехідному режимі. Проаналізовано можливість швидкої ідентифікації виду швидкого зростання струму в перехідному режимі виникнення обурення електричного кола. Наведені приклади ідентифікації виду струму збурення електричного кола. Запропоновано критерій блокування спрацьовування автоматичних вимикачів при прямому пуску асинхронних електродвигунів.
Ключові слова: мікропроцесорний пристрій, релейний захист, частота дискретизації, гармоніка, діючий струм.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.311
С. 84-91
Мова Укр.
Бібл. 10 назв.

НОРМУВАННЯ ПИТОМИХ ВИТРАТ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ У ПРОМИСЛОВОСТІ  З ВИКОРИСТАННЯМ НЕЙРО-НЕЧІТКОГО МОДЕЛЮВАННЯ

К. Г. Петрова, Б. С. Серебренніков
Науково обґрунтовані норми питомого енерговикористання надають орієнтир для визначення рівня енергоефективності виробництва, а нормативний метод управління електроспоживанням є одним з найдієвіших і універсальних. Водночас темпи розвитку новітніх технологій, коливання ринкової кон’юнктури та інші дестабілізуючі фактори обумовлюють динамічність зміни норм, що вимагає пошуку нових сучасних методів для проведення розрахунків у режимі «реального часу».
Проведено порівняльні дослідження «класичних» методів нормування питомих витрат електричної енергії на основі кореляційно-регресійного аналізу з нейро-нечітким моделюванням. Доведено перспективність використання запропонованого підходу для моделювання процесу електроспоживання, що обумовлюється підвищенням точності розрахунку та швидкості адаптації за рахунок самонавчання. Так, при реалізації багатофакторної нейро-нечіткої моделі із урахуванням найбільш впливових чинників забезпечується відхилення розрахункових даних від експериментальних на рівні ±5 %. Визначено умови мінімізації питомих витрат енергії в широкому діапазоні зміни дестабілізуючих факторів впливу, а також оптимальні режими роботи підприємства з точки зору енергоощадження.
Ключові слова: нормування, питома витрата енергії, ефективність, нейро-нечітка модель, похибка.