Звіти з НДР

УДК 697.3.004.18:371.62
№ держреєстрації 0115U002527

ЕНЕРГОРЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ УПРАВЛІННЯ ТЕПЛОСПОЖИВАННЯМ БУДІВЕЛЬ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Родькін Д. Й., Перекрест А. Л., Загірняк М. В., Чорний О. П., Романенко С. С., Журавель Т. В., Герасименко О. В., . Чеботарьова Є. О., Кущ-Жирко М. О.
Звіт з НДР: 238с., 74 рис., 19 табл., 119 джерел.
Мета дослідження: підвищення ефективності функціонування систем теплоспоживання цивільних будівель шляхом створення та впровадження енергозберігаючих технологій керування їх споживанням.
Предмет дослідження: програмно-технічний комплекс керування процесом тепло споживання навчальних закладів.
Методи дослідження – розробка вимог, технічної та робочої документації для системи аналізу енергоспоживання різних будівель бюджетної сфери.
Основні наукові та практичні результати, їх значення. В процесі виконання роботи було розглянуто особливості функціонування систем опалення цивільних будівель, проведено аналіз схем теплових пунктів досліджуваних будівель та принципів їх роботи. Розглянуто методи отримання математичного опису систем опалення, принципи обробки експериментальних даних, проведено аналіз існуючих підходів і засобів ідентифікації систем опалення будівель. Здійснено параметричну ідентифікацію систем опалення корпусів навчального закладу, проведено порівняльний аналіз результатів та встановлено загальні принципи систем опалення будівель з різними схемами теплових пунктів. Ефективність полягає у визначенні реальних динамічних властивостей систем теплопостачання цивільних будівель за рахунок порівняльної параметричної ідентифікації з використанням критеріїв оптимізації, що дозволяє встановлювати початкові дані для подальшого настроювання регуляторів у контурах регулювання температур теплоносія системи опалення цивільної будівлі.
Ключові слова: ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ, ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ, ТЕПЛОВЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БУДІВЕЛЬ, ЕНЕРГОРЕСУРСОЗБРЕЖЕННЯ, КЕРУВАННЯ ТЕПЛОСПОЖИВАННЯМ.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 31100.

УДК 621.313
№ держреєстрації 0114U002629

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСАМИ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ КОМПЛЕКСАХ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ЇХ РОБОТИ

Родькін Д. Й., Перекрест А. Л., Загірняк М. В., Чорний О. П., Романенко С. С., Журавель Т. В., Герасименко О. В., . Чеботарьова Є. О., Кущ-Жирко М. О.
Звіт з НДР: 232 с., 154 рис., 59 табл., 119 джерел.
Об’єкт досліджень: процеси перетворення енергії в регульованих електроприводах з перетворювачами енергії.
Мета дослідження: Створення основ керування процесами перетворення енергії в електромеханічних комплексах для підвищення енергоефективності їх роботи.
Метод дослідження – теоретичний аналіз процесів перетворення енергії в регульованих електроприводах з перетворювачами енергії, експериментальні дослідження та моделювання на основі математичних моделей у вигляді систем диференційних рівнянь.
Основні наукові та практичні результати, їх значення. Авторами сформульовані основні принципи і підходи до вирішення загальної фундаментальної проблеми керування процесами перетворення енергії в електромеханічних комплексах для підвищення енергоефективності їх роботи.
Автори створюють нову теорію керування процесами перетворення енергії – теорію керування спектром магнітних полів в зазорі електричної машини шляхом формування відповідного несиметричного чи полігармоничного живлення на основі інформації про змінні стану. Створювані підходи забезпечать суттєве підвищення енергоефективності роботи електроприводів, а також вирішення задач енерго- ресурсозбереження.
Теоретично обґрунтований принцип компенсації вищих гармонік потужності і моменту, що викликані параметричною несиметрією і наявністю нелінійностей в параметрах електричних двигунів.
Запропоновані критерії якості перетворення енергії які покладені в основу математичного апарату для контролю за станом електромеханічного устаткування електромеханічних систем. Застосування показників якості дозволяє значно спростити процедуру визначення ресурсу електромеханічного обладнання та автоматизувати цей процес при використанні систем моніторингу оснащених комп’ютеризованими вимірювально-діагностичними системами.\
Економічна ефективність полягає в тому, що застосування комплексів на об’єктах промисловості і комунального господарства забезпечить ефективне керування процесами перетворення енергії, вирішення задач енерго- та ресурсозбереження із значним економічним ефектом; основними споживачами отриманих практичних та теоретичних результатів є підприємства гірничодобувної, металургійної промисловості, транспорту та інші з насиченим парком складних технічних об’єктів (сто), вищі навчальні заклади та організації, що проводять підготовку та перепідготовку фахівців з технічних спеціальностей, науково-дослідні лабораторії.
Ключові слова: ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ, КЕРУВАННЯ В ЕЛЕКТРО-МЕХАНІЧНИХ КОМПЛЕКСАХ, СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ, ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 36000.

УДК 62-83.001.76:693. 546.42
№ держреєстрації 0116U000344

ОЦІНКА ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ З ЕФЕКТОМ ВИТІСНЕННЯ СТРУМУ В РОТОРІ

Родькін Д. Й., Руденко М.А.
Звіт з НДР: 57 с., 11 рис., 12 табл., 68 джерел.
Асинхронні двигуни (АД) широко застосовуються в різних галузях промисловості. Унаслідок різних причин асинхронні двигуни виходять із ладу й надходять у ремонт. Однак слід зазначити, що після проведення ремонту параметри і, зокрема, електромагнітні параметри (ЕМП) асинхронних двигунів можуть відрізнятися від початкових, встановлених заводом-виробником. Електромагнітні параметри асинхронних двигунів є необхідними для оцінки втрат енергії, робочих і пускових характеристик, визначення післяремонтного паспорта електричної машини. Однак післяремонтні випробування (визначення міцності ізоляції, стану лобових частин обмотки і т.п.) не дають повної інформації про зміну ЕМП, тому в даний час існує велика кількість методів оцінювання параметрів АД, що мають свої переваги і недоліки. Для існуючих методів оцінювання ЕМП АД були виділені об’єднуючі ознаки, на підставі яких проведено розподіл методів на окремі групи. Серед відомих і найбільш ефективних методів ідентифікації ЕМП АД є методи при полігармонічному живленні, в основі яких лежить використання математичних моделей АД. Одним з таких методів є енергетичний метод, який заснований на використанні рівнянь балансу гармонійних складових миттєвої потужності на джерелі живлення і на елементах схеми заміщення. Для отримання гармонійного складу миттєвої потужності при використанні енергетичного методу визначення ЕМП АД необхідна наявність джерела полігармонічного харчування. Однак застосування таких джерел пов’язано з значними фінансовими витратами при ідентифікації ЕМП АД.
Слід зазначити, що для виконання точної ідентифікації параметрів АД необхідно враховувати нелінійності ЕМП, викликані фізичними явищами і процесами що мають місце в процесі пуску та у сталому номінальному режимі роботи двигуна. А найбільший вплив на характеристики двигуна при пуску має саме ефект витіснення струму, так як він є основним фактором, пов’язаним зі зміною активного опору ротора.
Мета роботи. Врахування ефекту витіснення струму у роторі при ідентифікації ЕМП АД із застосуванням енергетичного методу при живленні від джерела синусоїдальної напруги.
Об’єкт досліджень. Процеси перетворення енергії в асинхронних двигунах.
Предмет досліджень. Електромагнітні параметри схем заміщення асинхронних двигунів.
Основні наукові та практичні результати, їх значення. Розроблено математичний апарат для дослідження параметрів машин змінного струму; досліджено ефективність методу визначення параметрів асинхронних двигунів.
Результати роботи можуть бути використані в науково-дослідних лабораторіях, проектних організаціях щодо впровадження систем технічної діагностики асинхронних двигунів.
Ключові слова: АСИНХРОННИЙ ДВИГУН, МИТТЄВА ПОТУЖНІСТЬ, ЕФФЕКТ ВИТІСНЕННЯ СТРУМУ, ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ПАРАМЕТРИ.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 36000.

УДК 37.046.16:378.147.88
№ держреєстрації 0116U000348

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ З ТЕОРЕТИЧНИХ ОСНОВ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ НА ОСНОВІ ВІРТУАЛЬНИХ ЛАБОРАТОРНИХ СТЕНДІВ

Чорний О. П., Сергієнко С. А., Сівякова Г. О., Романенко C. C., Артеменко А. М., Білик О. В., Коваль Т. П.
Звіт з НДР: 96 с., 37 рис., 21 табл., 71 джерел, 6 додат.
Метою роботи є дослідження ефективності інформаційно-комунікаційних на процеси засвоєння технічної інформації.
Ідея роботи полягає в експериментальних дослідженнях процесів засвоєння інформації шляхом тестування студентів, та розрахункові на базі отриманих даних коефіцієнтів кібернетичної моделі.
Мета роботи і задачі дослідження: Враховуючи, що в роботі основним є ефективність навчання студентів, метою цієї роботи являються дослідження процесів засвоєння навчальної інформації студентів з урахуванням видів занять.
Виходячи з мети, всі проведені дослідження відповідали таким поставленим задачам:
 аналізу математичних моделей для розрахунку процесу засвоєння інформації;
 проведення експериментальних досліджень на здатність до обчислень та визначення коефіцієнту умовиводу;
 визначення коефіцієнту забування;
 проведення експериментальних досліджень на виконання лабораторного практикуму із застосуванням ВЛК.
Основні наукові та практичні результати, їх значення. У даній роботі вирішується актуальна науково-прикладна задача аналізу і синтезу математичних моделей оцінювання якості процесу навчання при підготовці фахівців технічних спеціальностей з метою розробки наукових основ організації навчального процесу фахівців технічних спеціальностей: лабораторного практикуму і застосування віртуального лабораторного обладнання в навчальному процесі. Розвинений підхід до оцінювання ефективності засвоєння інформації який дозволяє спрямовано формувати не тільки самостійну, а й індивідуальну роботу студента. В роботі отримані коефіцієнти кібернетичних моделей, що дозволяє виконувати кількісну оцінку якості процесу навчання. Такий підхід може бути покладений в основу оптимізації розкладу занять, проведення занять із самостійної та індивідуальної роботи зі студентами.
Практичне значення роботи полягає в створенні методики оцінки рівня придбаних навичок і умінь.
Ключові слова: ЕКСПЕРИМЕТНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ, ЯКІСТЬ НАВЧАННЯ, МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ, КОЕФІЦІЄНТИ КІБЕРНЕТИЧНОЇ МОДЕЛІ.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 31100.

УДК 621.313
№ держреєстрації 0116U000349

РОЗРОБКА СИСТЕМИ КЕРОВАНОГО ЗАПУСКУ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ З ВЕНТИЛЬНО-ІНДУКТОРНИМ ДВИГУНОМ

Чорний О. П., Титюк В. К., Власенко В. А.
Звіт з НДР: 52 с., 27 рис., 1 табл., 20 джерел.
Режим пуску електромеханічної системи, незважаючи на його короткочасність, є одним з найбільш відповідальних, складних і енергетично напружених режимів роботи, і визначає працездатність системи в цілому.
Для підвищення рівня працездатності та покращення енергетичних характеристик електромеханічних систем з вентильно-індукторним електроприводом (ВІП) необхідно виконати дослідження характеристик процесів керованого пуску, таких як тривалість запуску, енергоспоживання, зношування електромеханічного обладнання в процесі запуску. Відомі математичні моделі вентильно-індукторного двигуна (ВІД) мають різну теоретичну чи практичну цінність, характеризуються різноплановим підходом. Задача оптимізації пускових процесів ВІП є актуальною, особливо при використанні останнього в якості електроприводу транспортних засобів з автономним живленням.
В роботі розглянуте питання розробки математичної моделі вентильно-індукторного електроприводу з підвищеною точністю моделювання процесів електромеханічного перетворення, дослідження процесів енерго- та ресурсоспоживання у процесі запуску. Шляхом математичного моделювання виконано експериментальні дослідження реальної форми споживання вхідних продуктів у процесі керованого запуску ВІП, розроблену та реалізовано математичну модель визначення показника ефективності процесу запуску ВІП.
Мета роботи і задачі дослідження. Метою досліджень є розробка математичної моделі ВІП, дослідження залежності вхідних продуктів процесу запуску ВІП від параметрів керуючого сигналу при його керованому пуску.
Задачі дослідження:
– розробка математичної моделі ВІП з підвищеною точністю моделювання процесів електромеханічного перетворення;
– аналіз енергоспоживання ВІП у процесі керованого запуску;
– аналіз зношування обладнання ВІП у процесі керованого запуску;
– визначення показника ефективності процесу запуску ВІП.
Об’єкт дослідження. Процес керованого запуску вентильно-індукторного електроприводу.
Предмет дослідження. Ресурсоспоживання процесу керованого запуску вентильно-індукторного електроприводу.
Методи досліджень. Математичне моделювання ресурсоспоживання у процесі керованого запуску вентильно-індукторного електроприводу, апроксимація процесу ресурспоживання дробно-раціональною функцією, аналітичне інтегрування отриманої залежності, вивод аналітичної формули для обчислення показника ефективності процесу запуску.
Основні наукові та практичні результати, їх значення. Шляхом математичного моделювання на прикладі регульованого електроприводу постійного струму встановлена реальна форма сигналів реєстрації вхідних і вихідних продуктів процесу запуску ВІП в часі, що має характерну колоколообразну форму. Визначено вимоги до структури апроксимуючої функції, на основі яких обрана апроксимація дрібно-раціональної функцією класу rat12 з чисельником першого порядку і знаменником другого порядку.
Отримано аналітичні вирази для визначення ресурсоємності, потенційного ефекту і показника ефективності процесу запуску ВІП, характерною відмінністю яких є врахування розподіленого в часі характеру споживання вхідних продуктів процесу запуску.
Практичне значення роботи полягає у можливості підвищення енергетичної ефективності керованих пускових режимів вентильно-індукторного електроприводу.
Ключові слова: ВЕНТИЛЬНО-ІНДУКТОРНИЙ ДВИГУН, МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ, ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ, ЗНОШУВАННЯ ОБЛАДНАННЯ, ВХІДНІ ПРОДУКТИ, ДРОБНО_РАЦІОНАЛЬНА АПРОКСИМАЦІЯ, АНАЛІТИЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ЗАПУСКУ.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 36000.

УДК 621.313
№ держреєстрації 0116U000350

РОЗРОБКА ШЛЯХІВ ПІДВИЩЕННЯ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ КОНВЕЄРНИХ УСТАНОВОК

Чорний О. П., Титюк В. К., Позігун О. А.
Звіт з НДР: 46 с., 25 рис., 2 табл., 25 джерел.
В промисловості найпоширенішим видом безперервного транспорту є конвеєрні установки. Цей вид транспорту характеризується високою надійністю, простотою експлуатації, відносної дешевизною та ін. Але не зважаючи на вище перераховані позитивні якості стан конвеєрного устаткування, у більшості випадків, залишається вкрай незадовільним з точки зору енергоефективності.
В наукових роботах, присвячених енергоефективності конвеєрних установок, висвітлюються методи зменшення пружних зусиль у конвеєрній стрічці, що призводить до її передчасного виходу з ладу, питань зменшення енергоспоживання електроприводу конвеєра, питань зношування механічного обладнання конвеєра. Але більшість вчених висловлюють думку, що одним із найліпших методів отримання сприятливих енергетично ефективних параметрів конвеєрних установок є регулювання швидкості руху конвеєрної стрічки відносно вантажопотоку. Поставлену задачу можна вирішити за рахунок визначення статичного моменту опору конвеєрної установки виходячи з показників роботи електропривода. Питання енергоефективності конвеєрних установок до кінця не вивчено, потребує глибинного аналізу, практичних та теоретичних рішень.
В роботі буде розглянуто сучасні методи визначення вагового навантаження на конвеєрній стрічці, тягових розрахунок конвеєрних установок. Визначення електромагнітного моменту двигуна та реалізація його за допомогою математичних та віртуальних моделей та перевірка моделей при різних режимах роботи.
Мета роботи: Розробка непрямого метода визначення вагового навантаження стрічкового конвеєра.
Об’єкт досліджень. Процеси безперервного транспортування насипних матеріалів конвеєрним транспортом.
Предмет дослідження. Взаємозв’язок вагового навантаження стрічкового конвеєра з електромагнітними параметрами його електроприводу.
Основні наукові та практичні результати, їх значення. Наукова новизна роботи полягає у створені методу непрямого визначення вагового навантаження на стрічці конвеєра з метою підвищення техніко-економічних показників конвеєрного обладнання.
Практичне значення роботи полягає у можливості підвищення енергетичної ефективності конвеєрних установок.
Ключові слова: ВІРТУАЛЬНА МОДЕЛЬ, МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ, СТРІЧКОВИЙ КОНВЕЄР, ВАГОВЕ НАВАНТАЖЕННЯ.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 36000.

УДК 621.3:255:29.1
№ держреєстрації 0116U000345

ЕНЕРГЕТИКА ВІБРАЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМАХ

Родькін Д. Й., Гаврилець Г. О.
Звіт з НДР: 38 с., 9 рис., 20 джерел.
Загальний вібраційний фон електромеханічного комплексу, що включає двигун, передавальний механізм, технологічний механізм з фундаментною основою і кріпленнями, визначається сумарним ефектом рівнів вібрацій від кожного з перерахованих пристроїв. У загальному вібраційному фоні досить складно визначити чи виділити вібрації окремо взятого вузла – двигуна, опор, технологічних зв’язків тощо. Звичайно, що при цьому найважливішим фактором є вимір і контроль загального рівня вібрацій, як фактора, що визначає працездатність конструкції в цілому. У той же час представляють інтерес параметри вібрацій, ініційовані окремо взятим елементом електромеханічного комплексу. Оцінку віброактивності окремих вузлів електромеханічної системи можна здійснити за енергетичними параметрами вібрації, а саме по вібраційній потужності.
Внаслідок зміни таких характеристик віброізоляційних елементів, як жорсткість і демпфування важливим завданням системи моніторингу є контроль власної частоти коливань. При нестаціонарних процесах резонансна частота не дорівнює власній, а величина їх різниці залежить від тривалості цього процесу. У роботі обґрунтована і представлена імітаційна модель для аналізу коливальних процесів у віброізоляції у вигляді електричного аналога з прийнятими масштабуванням і умовами моделювання. З використанням отриманих результатів вирішена задача визначення функціональної залежності між часом настання резонансу струмів в коливальному контурі і швидкістю зміни частоти напруги. Показані зміни фазового зсуву між струмом і напругою до, після і в момент збігу миттєвої частоти напруги із власною частотою коливального контуру. Розглянуто енергетичні процеси при резонансі і дана оцінка його впливу на електромеханічну систему. За результатами дослідження одержано регресійні моделі нестаціонарних процесів, що дозволяють визначити частоту реального резонансу при відомих власній частоті і параметрах нестаціонарного процесу.
Мета роботи і завдання дослідження. Метою проведених досліджень є аналіз особливостей перетворення енергії в механічній системі електроприводу.
Завдання дослідження:
– виявлення причин збільшення віброактивності;
– визначення складових вібраційної потужності;
– визначення функціональної залежності між відношенням резонансної і власної частот коливальної системи і швидкістю зміни частоти змушуючої сили;
– моделювання коливань віброізольованого двигуна з дисбалансом в нестаціонарних режимах.
Об’єкт досліджень. Елементи віброізолюючих кріплень асинхронного двигуна на фундаментній основі.
Предмет досліджень. Розрахункова схема і математична модель механічної коливальної системи з одним ступенем свободи.
Основні наукові і практичні результати, їх значення. Теоретично обґрунтовано та розроблено розрахункову схему і математичну модель механічної системи асинхронного електропривода. Розглянуто процес формування вібраційної потужності в просторовій системі координат при стаціонарному режимі роботи електропривода. Отримані аналітичні вирази для вібраційної потужності показують взаємозв’язок параметрів механічної коливальної системи, силового впливу з боку двигуна і вібрації. За результатами моделювання нестаціонарних процесів виявлена функціональна залежність між параметрами нестаціонарного процесу і частотою, при якій спостерігається резонанс. За результатами моделювання отримані регресійні моделі, що дозволяють з високою точністю визначити частоту, при якій в системі буде відбуватися резонансне посилення вібрації. Результати досліджень дають основні закономірності вібраційних процесів, пов’язаних з дефектами кріплень асинхронних двигунів.
Ключові слова: електромеханічна система, вібрація, віброактивність, вібропотужність, резонанс, віброізоляція, швидкість зміни частоти, фаза коливань, моделювання.
Умови одержання звіту: за договором. 39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, КрНУ, тел.: (03566) 36000.