Випуск 4/2013 (24)

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.675.052.003.13
С. 8-17
Мова Рос.
Бібл. 6 назв.

ТУРБІННЕ РЕГУЛЮВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ НАСОСНИХ СТАНЦІЙ

А. Л. Перекрест, О. О. Карпенко
Обґрунтовано, що для підвищення ефективності роботи насосних станцій необхідно вдосконалення існуючих та вивчення нових методів і засобів регулювання їх технологічних параметрів. Проведений аналіз показав, що перспективним способом регулювання параметрів насосних станцій є використання турбінного режиму одного з паралельно працюючих насосів станції, який дозволяє змінювати продуктивність у необхідних межах з одночасною рекуперацією електроенергії. Розглянуто роботу насосної станції міського водопостачання при відпрацюванні типового графіка водопостачання шляхом використання турбінного режиму одного з паралельно працюючих насосів. Для здійснення турбінного регулювання продуктивності розроблено алгоритми розрахунку режимів і роботи насосної станції, які враховують умови переходу регульованого насосу з режиму в режим і особливості паралельної роботи агрегатів. Отримані розрахункові дані показують, що при турбінному регулюванні продуктивності можна домогтися зниження споживаної електроенергії на 19 % на добу порівняно з частотним.
Ключові слова: насосна станція, турбінний режим, турбінне регулювання, енергоефективність.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313.333
С. 18-26
Мова Рос.
Бібл. 18 назв.

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ З ВИКОРИСТАННЯМ  ПСЕВДОСИГНАЛІВ НАПРУГИ ТА СТРУМУ

А. Л. Потапов, Ю. В. Ромашихін, Д. А. Мосюндз
Електромагнітні параметри асинхронних двигунів необхідні для визначення втрат у сталі та міді, перевантажувальної здатності двигуна, а також розрахунку й побудови робочих характеристик. Зміна електромагнітних параметрів асинхронного двигуна може бути викликана виробничим браком, інтенсивною експлуатацією або проведенням ремонтних робіт. Таким чином, виникає необхідність визначення параметрів із заданою точністю. Однак не існує універсального методу, придатного для двигунів різних потужностей, особливо без відриву від виробництва. Одним із сучасних методів є метод, в основі якого лежить баланс складових миттєвої потужності для кожного з елементів Т-подібної схеми заміщення. У свою чергу, різноманіття компонентів миттєвої потужності дозволяє скласти достатню кількість ідентифікаційних рівнянь. Істотним недоліком методу є необхідність використовувати додаткове джерело полігармонічної напруги, що тягне за собою збільшення собівартості комплексу. Таким чином, для вирішення цієї проблеми розглянуто можливість і показано ефективність використання псевдосигналів струму і напруги, які прийнято називати «псевдополігармонічними». Показано різні способи формування псевдосигналів, а також принципи, на основі яких проводиться побудова сигналу. Як альтернативний варіант псевдополігармонічним сигналам запропоновано метод із використанням фіктивного джерела живлення низької частоти. Показано ефективність визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів із використанням псевдоджерел для різних частот напруги живлення.
Ключові слова: асинхронний двигун, енергетичний метод, фіктивне джерело, миттєва потужність.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313.333
С. 27-36
Мова Укр.
Бібл. 16 назв.

ДЕКОМПОЗИЦІЯ СИГНАЛУ ЕЛЕКТРОРУШІЙНОЇ СИЛИ ОБМОТОК СТАТОРА ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ ПОШКОДЖЕНЬ СТРИЖНІВ РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

Ж. І. Ромашихіна, А. П. Калінов, І. А. Луценко
Надано розвиток методу діагностики пошкоджень стрижнів ротора асинхронних двигунів за аналізом сигналу електрорушійної сили, що наводиться в обмотках статора після відключення двигуна від мережі живлення. На основі розрахунку електромагнітного поля у повітряному проміжку асинхронного двигуна показано, що в сигналі електрорушійної сили фази обмотки статора відсутні інформаційні ознаки, які відповідають спотворенням електромагнітного поля від пошкоджень стрижнів ротора. Запропоновано використовувати декомпозицію сигналу електрорушійної сили фази обмотки статора на сигнали електрорушійних сил активних сторін котушки з використанням теорії Z-перетворення, що дозволяє виділити інформаційні ознаки пошкоджень стрижнів, які неможливо виявити у сигналі електрорушійної сили фази. Використання вейвлет-аналізу виділеного сигналу електрорушійної сили однієї активної сторони котушки дозволяє підвищити достовірність діагностики пошкоджень стрижнів ротора асинхронних двигунів. Використання декомпозиції діагностичного сигналу, який є сумою коефіцієнтів вейвлет-розкладу сигналу електрорушійної сили фази обмотки статора, дозволяє спростити процедуру виділення інформаційних ознак пошкоджень стрижнів ротора. Ефективність запропонованого методу діагностики підтверджена експериментально.
Ключові слова: асинхронний двигун, пошкодження стрижнів ротора, відключення двигуна від мережі живлення, електрорушійна сила, Z-перетворення.

УДК 693.546.4
С. 37-44
Мова Рос.
Бібл. 12 назв.

КЕРУВАННЯ ПАРАМЕТРАМИ ВИМУШУЮЧОЇ СИЛИ ДВУХВАЛЬНОГО ДЕБАЛАНСНОГО ВІБРОЗБУДЖУВАЧА ВІБРАЦІЙНОЇ ПЛОЩАДКИ

В. Ю. Ноженко
Розглянуто вібраційну площадку з двухвальними дебалансними віброзбуджувачами, що застосовується при виробництві залізобетонних виробів для ущільнення бетонних сумішей у формі. Відзначено основні недоліки роботи таких віброплощадок при використанні нерегульованих електроприводів. Для підвищення ефективності роботи вібраційних площадок запропоновано розрив механічного зв’язку між валами приводних двигунів і використання регульованого електроприводу. Виведено вирази для визначення результуючої вимушуючої сили двухвального дебалансного віброзбуджувача за допомогою векторної діаграми. Для визначення способів управління параметрами коливань віброплощадки проведено дослідження вимірювання максимального значення амплітуди й напрямку результуючої вимушуючої сили при обертанні дебалансів в одному й різних напрямках із різною та постійною різницею початкових фаз. Проаналізовано зміну результуючої вимушуючої сили при обертанні дебалансів із різними швидкостями.
Ключові слова: дебаланси, вимушуюча сила, параметри коливань, векторна діаграма, зсув фаз.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 62-523.8
С. 45-51
Мова Рос.
Бібл. 16 назв.

УПРАВЛІННЯ РУХОМ МУЛЬТИКОПТЕРА ЗА КРИТЕРІЄМ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЕРЕТВОРЕННЯ РЕСУРСІВ

В. К. Титюк
На даний час стрімко розширюється область застосування безпілотних літальних апаратів, однією з найбільш перспективних схем яких є мультикоптер. У зв’язку з розширенням області застосування мультикоптерів і збільшенням їх встановленої потужності значної актуальності набувають питання оптимізації енергоспоживання мультикоптерів.
Розглянуто відому математичну модель руху квадрокоптера. Привід гвинта здійснюється електроприводом постійного струму або іншим, близьким до нього за властивостями. Момент опору електроприводу гвинта пропорційний квадрату його кутової швидкості, як і створюване гвинтом тягове зусилля. На основі цієї моделі отримано аналітичні вирази для оцінки сумарного енергоспоживання та показника ефективності перетворення ресурсів при вертикальному переміщенні квадрокоптера по трапецієподібній траєкторії. Встановлено, що положення екстремумів енергоспоживання та показника ефективності перетворення ресурсів досягаються при неспівпадаючих параметрах траєкторії підйому квадрокоптера.
Ключові слова: квадрокоптер, енергоспоживання, ефективність, оптимальне управління.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.313.332
С. 52-60
Мова Рос.
Бібл. 12 назв.

ОСОБЛИВОСТІ КОМУТАЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ ЗМІННОГО СТРУМУ З ТРАНЗИСТОРНИМ ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ НАПРУГИ

М. Ю. Юхименко
Розглянуто комутаційні процеси в регуляторі змінної напруги, проведено зіставлення спектрів і показників якості вихідної напруги трифазних перетворювачів напруги при формуванні різних видів широтно-імпульсної модуляції за синусоїдальним законом. Запропоновано критерії оцінки якості вихідної напруги перетворювача з широтно-імпульсною модуляцією, визначено способи її формування, що забезпечують найкращу якість вихідної напруги. Досліджено можливість зниження енергії втрат у силових напівпровідникових ключах регуляторів напруги. Показано способи поліпшення показників якості вихідної напруги, зниження втрат, підвищення співвідношення основної гармоніки до живлячої напруги.
Ключові слова: транзисторний перетворювач напруги, широтно-імпульсна модуляція, коефіцієнт гармонік, підвищення амплітуди основної гармоніки напруги.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.3.016.34
С. 61-69
Мова Рос.
Бібл. 13 назв.

ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ПРИ РУШАННІ

О. А. Хребтова, В. В. Ченчевой, В. О. Огарь
Розглянуто спосіб визначення параметрів мережі живлення для частотно-регульованого асинхронного електроприводу в умовах важкого пуску й рушання. Установлено, що застосування регресійної моделі, яка відображає поліноміальну залежність пускового моменту й струму від амплітуди та частоти напруги мережі живлення, дозволяє отримати максимально допустимий пусковий момент при мінімальному пусковому струмі з урахуванням кривої намагнічування для технологічних механізмів в умовах важкого рушання й пуску. Регресійну модель отримано методом планування експерименту, вхідні параметри якого визначалися на базі математичної моделі асинхронного двигуна в трифазній системі координат. Для апроксимації кривої намагнічування за експериментальними даними авторами запропоновано використовувати функцію Локон (Верзьера) Аньезі, яка відображає реальні процеси в області низьких частот напруги живлення.
Ключові слова: частотно-регульований електропривод, важкі умови рушання й пуску, крива намагнічування, математична модель, гіпотетичний метод, регресійна математична модель.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 681.518.24
С. 70-83
Мова Рос.
Бібл. 10 назв.

ЕМУЛЯЦІЯ СИГНАЛІВ ОБ’ЄКТІВ КЕРУВАННЯ В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМАХ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ НЕЧІТКИХ ЛОГІЧНИХ КОНТРОЛЕРІВ

І. С. Конох, В. В. Найда
Описано спосіб автоматизованої побудови моделі об’єкту управління, який базується на визначенні найближчих експериментальних послідовностей та інтерполяції результатів нечіткою експертною системою. Відмітною особливістю методу є збереження частотних характеристик і форми вихідного сигналу, ідентичних експериментальним даним. Визначено вимоги до експериментальних послідовностей. Приведено алгоритм роботи, вказано кінцеві результати налаштування нечіткого контролера. Показано імітаційну модель для проведення досліджень.
Проаналізовано якість роботи методу на прикладі реальних експериментальних сигналів швидкості, отриманих у системі перетворювач частоти–асинхронний двигун із статичним навантаженням екскаваторного типу, а також сигналів швидкості та тиску, отриманих у гідротранспортній системі, до якої входить перетворювач частоти, асинхронний двигун, водяний насос і запірна арматура. Доведено можливість використання результатів роботи для побудови систем емуляції та ідентифікації, а також для налаштування реальних пристроїв управління поза технологічними установками.
Ключові слова: нечіткий контролер, ідентифікація, інтерполяція.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 621.318
С. 85-91
Мова Укр.
Бібл. 9 назв.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ СИСТЕМИ МАГНІТНОГО ПІДВІСУ КЛАСИЧНОЇ ГЕОМЕТРІЇ

В. О. Некрасов, Р. М. Донченко
Магнітна левітація є процесом левітації об’єкта за рахунок використання магнітного поля. Це знаходить все більш широкого застосування у різних галузях промисловості. Системи, що використовують електромагнітну силу притягання для утримування об’єкта в просторі, отримали назву систем магнітного підвісу.
Аналіз публікацій показав, що найбільша увага при дослідженні таких систем в основному приділяється створенню магнітних підшипників та систем керування для них. Проте проблема оптимального проектування геометрії магнітної системи магнітних підвісів у літературі висвітлена недостатньо. У таких системах, в основному, розробляється алгоритм керування, який є доволі складним, оскільки для гасіння збуджених коливань окрім абсолютного положення потрібно також враховувати швидкість його зміни та гістерезис магнітної системи, і також повинен швидко змінюватися струм. Однак останнє накладає певні вимоги й на параметри самого електромагніту: малий активний опір (менші втрати потужності, нагрівання), мала індуктивність електромагніту (можливість швидкої зміни сили струму), велика магнітна сила. Складність виконання всіх умов одночасно робить актуальним вирішення завдання оптимального проектування магнітної системи для таких систем.
Дана робота містить результати аналізу сучасного стану цієї проблеми, опис структури досліджуваної системи, аналіз впливу відстані до об’єкта на індуктивність котушки електромагніту, математичну модель класичної системи магнітного підвісу, її реалізацію та результати аналізу в програмному пакеті MatLab.
Ключові слова: магнітний підвіс, математична модель.

Електромеханічні і енергозберігаючі системи

УДК 568.8:622.8:621.311
С. 93-99
Мова Рос.
Бібл. 13 назв.

ОЦІНКА ЕЛЕКТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТЯГОВОЇ КОНТАКТНОЇ МЕРЕЖІ ЗАЛІЗОРУДНИХ ШАХТ

І. О. Сінчук, О. О. Харитонов
Необхідність оцінки параметрів рудничних тягових контактних мереж виникає щоразу, коли розробляються або експлуатуються пристрої й системи, пов’язані з контактною мережею. На першому місці стоять питання захисту людей від поразки електричним струмом. У даній роботі наведено результати досліджень по визначенню електричних параметрів контактних мереж, які показали, що провідність ізоляції може змінюватися в кілька разів, однак це проявляється в мережах із поганою ізоляцією, особливо при наявності більших зосереджених «витоків струму», що не можна вважати нормальним. У контактних мережах з нормальною ізоляцією таке явище практично відсутнє, а опір стабільний. Виміри електричних параметрів контактних мереж проводилися на різних підземних горизонтах діючих шахт Криворізького залізорудного басейну. За результатами вимірів повних опорів у режимах холостого ходу й короткого замикання розраховано активні провідності ізоляції й активні поздовжні опори контактних мереж.
Доведено, що специфічні умови експлуатації електроустаткування підземного електровозного транспорту, на відміну від загальнопромислових, висувають додаткові вимоги до технічних способів і засобів захисту, дієвість і надійність роботи яких безпосередньо залежить від обліку параметрів тягової контактної мережі. Від ефективності використовуваних захисних заходів і засобів безпеки залежить забезпечення безпеки людей, зайнятих виконанням різного роду робіт у відкаточних виробітках. У свою чергу, вибір шляхів підвищення ефективності й створення більш досконалих засобів захисту ґрунтується на знанні причин виникнення електротравматизму та електричних параметрів тягових контактних мереж.
Ключові слова: контактний провід, пристрій захисного відключення, електричні параметри, опір, індуктивність, ємність, провідність.