Випуск 3/2014 (27)

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 681.5:62-83
С. 10-19
Мова Рос.
Бібл. 14 назв.

ІНВАРІАНТНИЙ ДО ВАРІАЦІЙ АКТИВНОГО ОПОРУ РОТОРА АЛГОРИТМ ПРЯМОГО ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ АСИНХРОННИМИ ДВИГУНАМИ ПРИ ЖИВЛЕННІ ВІД ДЖЕРЕЛА СТРУМУ

Пересада С. М., Ковбаса С. М., Трандафілов В. М.
Надано рішення задачі інваріантного до варіацій активного опору ротора векторного керування асинхронними двигунами, яке отримано для струмового керування при використанні інформації про кутову швидкість та струми статора машини. Синтезований алгоритм гарантує локальне асимптотичне відпрацьовування заданих траєкторій кутової швидкості та потоку при асимптотичній прямій орієнтації за вектором потокозчеплення ротора з асимптотичною розв’язкою підсистем керування кутовою швидкістю та потоком. Підсистема керування потоком завдяки використанню інваріантного спостерігача з ковзним режимом уперше має властивість інваріантності до обмежених варіацій активного опору роторного кола. Працездатність запропонованого рішення підтверджена експериментальними дослідженнями та математичним моделюванням, у результаті яких були продемонстровані не залежні від швидкості обертання ротора сильні властивості робастності до розглянутого збурення.
Ключові слова: асинхронний двигун, пряме полеорієнтування, струмове керування, інваріантний спостерігач, варіації активного опору ротора.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.314(075.8)
С. 20-26
Мова Рос.
Бібл. 12 назв.

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕТОД У ЗАДАЧАХ ДОСЛІДЖЕННЯ ОБ’ЄКТІВ ІЗ НЕЛІНІЙНОСТЯМИ

Родькін Д. Й., Мосюндз Д. А.
Виконано аналіз пристроїв і систем, що містять нелінійності, енергетичним методом. Показано, що даний підхід можна застосовувати для вирішення задач ідентифікації параметрів як лінійних, так і нелінійних об’єктів. З позиції теоретичних узагальнень у роботі розглянуто питання аналізу енергетичним методом пристроїв і систем, що містять нелінійності. Показано універсальність методу в задачах ідентифікації параметрів як лінійних, так і нелінійних об’єктів. В основу підходу покладено створення енергетичних моделей джерел живлення й споживачів із використанням гармонічного аналізу напруги, струму та потужності з розкладанням у ряди Фур’є на періоді повторюваності процесів енергоперетворень або на його частині. Викладено загальні принципи побудови систем ідентифікаційних рівнянь у формі рівнянь балансу на частотах компонент складових миттєвої потужності джерела живлення, лінійних і нелінійних елементів схеми заміщення споживача. Вказано перспективу застосування енергетичного методу при оцінці показника якості перетворення енергії споживачів.
Ключові слова: енергетичний метод, дослідження нелінійностей, енергетична модель, рівняння енергобалансу, ідентифікаційні рівняння.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.64:621.3:537
С. 27-35
Мова Рос.
Бібл. 20 назв.

ЕНЕРГЕТИЧНА МОДЕЛЬ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОГО КОМПЛЕКСУ З ПЕРІОДИЧНОЮ ЗМІНОЮ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ

Ковальчук В. Г., Коренькова Т. В.
Запропоновано еквівалентну схему заміщення електрогідравлічного комплексу з урахуванням кавітаційних процесів у трубопровідній мережі. Показано, що зміна гідравлічного опору трубопроводу в часі, зумовлена періодичними кавітаційними автоколиваннями, з достатнім ступенем точності може бути описана тригонометричним рядом. Отримано, що використання методу гармонічного аналізу гідравлічної потужності дозволяє виділити додаткові змінні складові, що генеруються кавітаційними явищами, виконати спектральний аналіз енергопроцесів у гідросистемі. Розроблено енергетичну модель електрогідравлічного комплексу на базі рівнянь енергобалансу компонент потужності між джерелом гідравлічного живлення та елементами гідравлічної системи. Відмічено, що вирішення отриманої системи ідентифікаційних рівнянь дозволяє визначити параметри електрогідравлічного комплексу при впливі нелінійних гідродинамічних процесів у трубопроводі.
Ключові слова: електрогідравлічний комплекс, енергетичні процеси, гідравлічна потужність, кавітаційні автоколивання.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.548:621.314.21
С. 36-44
Мова Укр.
Бібл. 14 назв.

ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ Й ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ОЦІНКА АВТОНОМНИХ КОНТРРОТОРНИХ ВІТРОЕЛЕКТРОУСТАНОВОК РІЗНОЇ ПОТУЖНОСТІ З ТРАНСФОРМАТОРАМИ З ОБЕРТОВОЮ ПОЛОВИНОЮ

Щур І. З., Ковальчук А. І.
Для ефективного використання низькошвидкісного потенціалу вітру використовують малопотужні автономні вітроелектроустановки з вертикальною віссю обертання. Запропоновано нову конструкцію контрроторної безконтактної вітроелектроустановки з вертикальною віссю обертання, в якій два вітроротори обертаються в різні сторони. Створено імітаційну комп’ютерну модель вітроелектроустановки, роботу якої перевірено на тестовому турбулентному вітропотоці, а також підсистему оптимального керування навантаженням синхронного генератора з постійними магнітами, яка враховує аеродинамічні та електротехнічні процеси у вітроелектроустановці з вертикальною віссю обертання. Проведено економічне порівняння нової безконтактної контрроторної конструкції вітроелектроустановки з базовим традиційним енергоефективним варіантом вітроелектроустановки з вертикальною віссю обертання з одним вертикально орієнтованим вітроротором, багатополюсним синхронним генератором із постійними магнітами та напівпровідниковим активним випрямлячем. На основі проведених проектних розрахунків та отриманих необхідних мас активних матеріалів визначено вартість генераторів для традиційної та контрроторної конструкції, а також трансформатора з обертовою половиною. Здійснено загальну техніко-економічну оцінку вітроелектроустановки.
Ключові слова: автономна контрроторна вітроелектроустановка, вітроелектроустановка з вертикальною віссю обертання, трансформатор з обертовою половиною, підсистема оптимального керування, синхронний генератор з постійними магнітами, техніко-економічна оцінка.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 681.5.015
С. 42-52
Мова Рос.
Бібл. 22 назв.

БАЛАНС ПОТУЖНОСТЕЙ У ЗАДАЧАХ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ПАРАМЕТРІВ ДВОКЛІТКОВИХ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ 

Руденко М. А., Ромашихін Ю. В.
На сьогодні серед численних асинхронних двигунів окремої уваги заслуговують двокліткові двигуни завдяки своєму широкому використанню в промисловості, а також особливостям конструкції і процесам роботи. Обладнання, в якому використовуються зазначені двигуни, призначено для роботи у важких умовах, тому вони часто виходять із ладу й надходять у ремонт. У результаті проведення ремонтних операцій відбувається зміна електромагнітних параметрів, які необхідні для оцінки втрат енергії, робочих і пускових характеристик, визначення післяремонтного паспорта електричної машини. Одним із сучасних і найбільш ефективних методів визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів є енергетичний метод, який заснований на рівняннях балансу складових гармонік миттєвої потужності джерела й елементів схеми заміщення. У роботі запропоновано розрахункову схему заміщення, яка описує процеси в робочому й пусковому колах ротора двокліткового двигуна. Запропоновано залежності для активних опорів клітин ротора з урахуванням їх зміни в процесі пуску двигуна й з урахуванням ефекту витіснення струму. Отримано систему рівнянь балансу складових миттєвої потужності для ідентифікації електромагнітних параметрів двокліткових асинхронних двигунів і показано, що використання енергетичного методу дозволяє отримати для цього необхідну кількість рівнянь.
Ключові слова: двоклітковий асинхронний двигун, витіснення струму, енергетичний метод.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 681.511.22:681.518.25:621.926.2
С. 53-59
Мова Укр.
Бібл. 11 назв.

ПРОГНОЗУЮЧЕ КЕРУВАННЯ КОНУСНОЮ ДРОБАРКОЮ З ВИКОРИСТАННЯМ ОРТОНОРМОВАНИХ ФУНКЦІЙ ЛАГЕРРА

Михайленко О. Ю.

Розглянуто питання прогнозуючого керування конусною дробаркою з використанням ортонормованих функцій Лагерра для параметризації вектору керування. Застосування такого підходу дозволило знизити обчислювальне навантаження на пристрій керування за рахунок зменшення числа змінних, що підлягають обчисленню, яке обумовлюється порядком моделі Лагерра. Виконано порівняльний аналіз впливу параметрів замкнутої системи на якість перехідних процесів. Встановлено, що час переходу з одного сталого режиму в інший залежить від порядку й масштабного коефіцієнту моделі Лагерра, а також від горизонту прогнозування. Перерегулювання виникає при коротких горизонтах прогнозування (один–три кроки) або при значеннях масштабного коефіцієнту, менших за 0,5. Перерегулювання може бути знижено шляхом зміни обмежень на амплітуду керування. Число обмежень не впливає на протікання перехідного процесу через застосований принцип прогнозуючого керування з ковзним горизонтом. Для всіх змінних параметрів замкнутої системи забезпечується нульова похибка сталого режиму.
Ключові слова:керування з прогнозуючою моделлю, функції Лагерра, конусна дробарка.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 620.179:621.373.5
С. 61-67
Мова Англ.
Бібл. 15 назв.

МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОМУ КОМПЛЕКСІ ДЛЯ ЗНИЖЕННЯ ЗАЛИШКОВИХ НАПРУЖЕНЬ

Кондратенко І. П., Жильцов А. В., Васюк В. В.
Розроблено вісесиметричну математичну модель розрахунку миттєвої густини струму в електродній системі, що є складовою частиною електротехнічного комплексу для зниження залишкових напружень. Визначено миттєву електромагнітну силу, що діє на неферомагнітний провідний диск, і, як наслідок, силу тиску електрода на неферомагнітну провідну пластину та струм розтікання в зоні контакту електрода з неферомагнітною провідною пластиною. Розраховано розподіл густини магнітних сил та тиску в зоні контакту. Знайдено результуюче електромагнітне поле накладенням електромагнітних полів. Проаналізовано розподіл густини струму та електромагнітних сил, що є передумовою до пояснення явища зміни залишкових напружень у зоні контакту електрода з неферомагнітною провідною пластиною.
Ключові слова: залишкові напруження, електродна система, імпульс струму, рівняння Максвелла, метод інтегральних рівнянь, електродинамічні сили.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313
С. 68-76
Мова Укр.
Бібл. 8 назв.

МЕТОД РОЗРАХУНКУ УСЕРЕДНЕНОГО МАГНІТНОГО ПОЛЯ ПО ВИСОТІ ПОВІТРЯНОГО ПРОМІЖКУ ТОРЦЕВОГО ДУГОСТАТОРНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

Карлов О. М., Кондратенко І. П., Крищук Р. С., Ращепкін А. П.
Потужні кульові барабанні млини широко використовують для подрібнення руди гірських порід, а також для подрібнення вугілля перед подачею до камери згоряння на теплових електростанціях. Для приведення млинів у дію застосовується електропривод із використанням зубчастої пари – ведучого валу та зубчастого вінця. Існуючий безредукторний привод кільцевого виконання, що не містить зубчастої пари, через високу вартість не знайшов застосування в кульових барабанних млинах. Торцеві дугостаторні асинхронні двигуни з дисковим неферомагнітним ротором дозволять позбутися головних недоліків, що присутні в існуючому електроприводі кульових барабанних млинів. У даній роботі запропоновано аналітичний метод розрахунку магнітного поля, усередненого по висоті повітряного проміжку торцевого дугостаторного асинхронного двигуна з неферомагнітним дисковим ротором. Метод розроблено шляхом застосування інтегральних перетворень рівнянь електромагнітного поля, використання якого дозволить врахувати скінченну радіальну ширину ротора, характер розподілу обмоток, лінійну швидкість обертання ротора й лобові частини обмоток статорів. Використовуючи метод розрахунку, можна розрахувати магнітне поле торцевого дугостаторного асинхронного двигуна з дисковим ротором як для статорів дугового виконання з розімкненим магнітопроводом, так і з кільцевими статорами з магнітопроводом замкнутого типу.
1 математична модель, торцевий дугостаторний двигун.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.314(075.8)
С. 78-91
Мова Рос.
Бібл. 25 назв.

ФОРМУЛА ЦІНИ ЗА ВИКОРИСТАНУ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЮ В МЕРЕЖАХ ІЗ ПЕРІОДИЧНИМИ НАПРУГОЮ ТА СТРУМОМ

Родькін Д. Й.
У низці робіт автора вказано напрями розвитку теоретичних і практичних питань, які стосуються миттєвої потужності електричних сигналів, відмічено відсутність досліджень щодо особливостей енергообліку при полігармонічних напрузі та струмі. Енергооблікові й енергорозрахункові аспекти у вказаних умовах суттєво відрізняються від тих, які мають місце при синусоїдальних сигналах. Встановлено, що ціна за електроенергію повинна формуватися з урахуванням усього комплексу енергетичних показників енергопроцесу – складових потужності, що визначаються тим чи іншим шляхом. Залежно від теоретичної бази, що закладається в математичний апарат, на основі якого визначається плата за електроенергію, повинна реалізовуватися та чи інша концепція – формула ціни за електроенергію. У такій постановці питання ставиться вперше. Досліджено некоректність визначення цінової компоненти існуючими підходами не тільки для полігармонічних сигналів, але й для синусоїдальних, оскільки формула ціни при двоставковому тарифі базується на понятті повної, або удаваної, потужності. Показано, що з використанням математичних концепцій миттєвої потужності очікувана формула ціни може враховувати всі її компоненти – активну потужність гармонік, реактивну потужність гармонік у сумі й покомпонентно, знакозмінну активну потужність гармонік, додаткову потужність частотних перетворень у складі канонічних складових, знакозмінні складові частотних перетворень неканонічного порядку.
Ключові слова: формула ціни, споживана електроенергія, енергопроцеси, ефективна потужність.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 697.11/.13:699.86
С. 99-108
Мова Укр.
Бібл. 12 назв.

ОЦІНКА ТЕПЛОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК БУДІВЕЛЬ

Романенко Се. С., Перекрест А. Л., Волжан М. Н.
Виконано аналіз факторів, що впливають на теплові втрати цивільних будівель. Отримано структуру тепловтрат через огороджувальні конструкції окремих навчальних корпусів. Проведено розрахунок приведеного опору теплопередачі огороджувальних конструкцій, віконних блоків із дерева та полівінілхлориду на прикладі навчальних корпусів Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. Проведене тепловізійне обстеження показало, що за рахунок утеплення відкосів по периметру вікна можна досягнути збільшення загального опору при теплопередачі. Аналіз результатів проведеного тепловізійного обстеження навчальних корпусів дозволив визначити їх поточні теплові характеристики. Виконано порівняльний аналіз заходів із теплореновації будівель. Встановлено діапазон зменшення теплових втрат будівель університету за рахунок заміни віконних конструкцій. Запропоновано заходи щодо зменшення затрат енергії з мінімальними капіталовкладеннями. Результати отриманих досліджень можуть бути використані при розробці та вдосконаленні енергетичних паспортів будівель за новими нормами.
Ключові слова: теплові втрати, опір теплопередачі, коефіцієнт теплосприйняття, коефіцієнт теплопровідності, енергоаудит, конвекція.