Вісник № 02. Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/43404

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 13 з 13

Моделювання електромеханічних процесів лінійного магнітоелектричного двигуна привода одномасової віброударної системи
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Бондар, Роман Петрович; Голенков, Геннадій Михайлович
Розглянуто лінійний магнітоелектричний двигун вібраційної дії циліндричної топології у віброударному режимі роботи. Запропоновано модель для дослідження електромеханічних процесів в одномасовій віброударній системі з приводом від лінійного двигуна, що ґрунтується на схемі заміщення із зосередженими параметрами. Електричні параметри моделі є залежними від робочої частоти та враховують магнітні втрати в осерді двигуна. Визначення параметрів розрахункової схеми проводилось на підставі польового розрахунку за допомогою методу скінченних елементів. Внаслідок осьової симетрії машини, задача розглядалась в осесиметричній постановці, за допомогою рівнянь квазістаціонарного магнітного поля в часовій області, що дозволило врахувати ефект протікання вихрових струмів в масивних полюсах якоря двигуна. Визначення магнітних втрат проводилось експериментальним шляхом, за допомогою дослідного зразка магнітоелектричного лінійного двигуна вібраційної дії. Параметри механічної схеми заміщення визначались експериментально, із застосуванням методу згасаючих коливань та безпосереднім зважуванням елементів конструкції. Для моделювання сили удару приймається сила контактної взаємодії, що описується формулою Герца. Вирішення рівнянь динаміки системи проводилось засобами структурного моделювання в середовищі Simulink/Matlab. Виконано розрахунок арактеристик електромеханічної системи в залежності від параметрів ударного навантаження та робочої частоти. З метою перевірки розрахункової моделі, проведено експериментальні дослідження електромеханічних характеристик системи за допомогою дослідного зразка магнітоелектричного двигуна, що працює у віброударному режимі роботи, та виконано порівняльний розрахунок на підставі розробленої моделі.
Особливості регулювання напруженості електричного поля вздовж зовнішньої ізоляції газонаповнених трансформаторів напруги
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Жорняк, Людмила Борисівна; Афанасьєв, Олексій Іванович; Щусь, Віталій Миколайович; Азорська, Юліанна Володимирівна; Коляда, Олексій Володимирович; Грінівецький, Дмитро Олександрович
Головним елементом зовнішньої ізоляції газонаповнених вимірювальних трансформаторів є опорна ізоляційна покришка, в середині якої розміщуються елементи активної частини апарату. У газонаповнених трансформаторах напруги під потенціалом землі знаходиться сталевий бак, в середині якого розміщується активна частина трансформатора, яка занурена в середовище елегазу з надлишковим тиском. Роль електрода з високим потенціалом грає сталевий фланець з системою екранування, на якому закріплено виводи високої напруги, який приєднується до виводів первинної обмотки також у сталевому баку. Таке конструктивне рішення веде до викривлення картини розподілу електричного навантаження вздовж ізоляційної покришки в порівнянні з масляними трансформаторами напруги. В даній роботі пропонується методика оцінки розподілу напруженості поля уздовж опорної ізоляційної покришки газонаповнених трансформаторів напруги. Ця методика дозволяє оцінити ефективність примусового розподілу напруженості за допомогою конденсаторних обкладок шляхом змінення їх конструктивних параметрів. У запропонованій методиці ізоляційна покришка розглядається як головний регулюючий елемент, для якої в схеми заміщення обрані еквівалентні ємності окремих частин покришки з урахуванням ємності циліндричного конденсатора та ємності до центральної труби виводів. Таким чином, зроблено висновок щодо можливості покращення розподілу напруги та зменшення неоднорідності електричного поля шляхом регулювання структури конденсатора. Для більш точного визначення розподілу напруженості поля необхідно враховувати його викривлення у нижній частині покришки з урахуванням специфіки конструкції трансформатора напруги, а для точного визначення впливу вищезазначених методів регулювання на розподіл напруги можна досягти проведенням додаткової серії розрахунків та експериментальних випробувань.
Усовершенствование техники исследования приэлектродного падения напряжения в искровом разряде в газах
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Корытченко, Константин Владимирович; Варшамова, Ирина Сергеевна
Общее описание темы исследования. Рассматривается проблема исследования приелектродного падения напряжения в сильноточном искровом разряде. Актуальность темы. Рост эффективности электроразрядных генераторов мелкодисперсных металлических частиц достигается перераспределением баланса выделение энергии в искровом разряде между газоразрядным каналом и приэлектродными областями. Исследование данного баланса требует измерения распределения потенциалов в разрядном промежутке искрового разряда. Чрезмерная сложность и высокая погрешность существующей техники исследования приелектродного падения напряжения в искровом разряде требует дальнейшего их развития. Целью статьи является совершенствование техники исследования приелектродного падения напряжения в сильноточном искровом разряде. Метод исследований, научная новизна. Предложено технику определения приелектродного падения напряжения в искровом разряде в газах, основанную на измерении напряжения на искровом промежутке и расчетном определении напряженности электрического поля и нелинейной индуктивности искрового канале по экспериментальной кривой разрядного тока. Практическая значимость и основные выводы. Разработанная техника исследования приелектродного падения напряжения в сильноточном искровом разряде позволяет определить пути повышения эффективности электроразрядных генераторов мелкодисперсных металлических частиц.
Модернізація системи керування дизель-генераторними установками потужністю 1200 кВт
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Грищук, Юрій Степанович; Лещенко, Вячеслав Михайлович; Пантелят, Михайло Гаррійович; Єлоєв, Алан Казбекович; Синяговський, Станіслав Васильович
Розглянуті питання модернізації системи керування дизель-генераторними установками, які мають високу потужність при невисокій вартості палива, високу безпечність, надійність та призначені для використання в якості основного, або резервного джерела живлення. Відзначена актуальність завдання, вирішення якого на сучасному рівні потребує проектування модернізації з достатньо широким, системним використанням сучасної мікропроцесорної техніки. Проведено огляд і аналіз дизель-генераторних установок та їх технічних характеристик, пристроїв вимірювання, контролю і керування та технічних вимог до них. Наведені переваги систем мікропроцесорного керування та особливості їх застосування. Встановлена можливість заміни аналогової системи вимірювання, контролю і керування, що виконана на релейних схемах автоматики, або логічних елементах з аналоговими вимірювальними приладами, на автоматизовану систему на базі 32-х розрядного мікроконтролера. Визначені функції, які передбачається виконувати в автоматизованому режимі: підготовка до автоматичного виконання запуску дизеля за допомогою спеціальної програми періодичний підігрів для підтримання його в гарячому стані готовності до запуску, аварійна зупинка двигуна при зниженні тиску масла в системі змащення до мінімально-допустимої величини та при перевищенні температури охолоджувальної рідини за максимально-допустимий рівень, контроль та регулювання частоти обертання колінчастого валу двигуна та захист при її перевищенні за максимально-допустиму величину та інші. Визначені фізичні, електричні та інші параметри, що відображають робочий стан дизель-генератора, які необхідно контролювати і регулювати залежно від їх поточних значень. Розроблена структурна схема автоматизованої системи контролю параметрів і керування дизель-генераторними установками потужністю 1200 кВт на базі АRM-мікроконтролера, проведено вибір аналогових та цифрових датчиків та інших елементів схеми, побудовано алгоритм її роботи.
Аналіз можливостей використання високотемпературних надпровідників у електричних мережах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Гончаров, Євген Вікторович; Поляков, Ігор Володимирович; Марков, Владислав Сергійович; Крюкова, Наталія Валеріївна
У статті проведено аналіз існуючих технічних рішень щодо використання високотемпературних надпровідникових кабелів у лініях електропередачі. Проаналізовано особливості використання надпровідників у електричних розподільчих мережах. Встановлено переваги використання високотемпературних надпровідників у порівнянні з низькотемпературними надпровідниками. Визначено, що застосування високотемпературних надпровідників, завдяки підвищеним критичним параметрам, забезпечує підвищення потужності ліній електропередачі. З проведеного аналізу виходить, що високотемпературні надпровідникові проводи 2G покоління мають кращі експлуатаційні характеристики, відповідно їх застосування є більш ефективним порівняно з проводами 1G покоління. Розглянуто схему трифазної високотемпературної надпровідникової мережі електропередачі з нейтральним проводом. Проаналізовано умови роботи трифазної електромережі з високотемпературними надпровідниковими кабелями. Визначено, що використання двох жил високотемпературного надпровідникового кабелю розподіленої системи електропередачі забезпечує підвищення пропускної електричної потужності у розподільчих електромережах. Відповідно, підвищується ефективність передачі електроенергії, а також зменшуються втрати потужності на змінному струмі та експлуатаційні витрати. Зазначено, що застосування реактора знижує вимоги до апаратів захисту, полегшує роботу електроустановок, у тому числі генераторів електростанцій, а також знижує вартість обладнання розподільчих електромереж. Зроблений висновок, що найменших втрат потужності у трифазній системі розподіленої електропередачі з використанням високотемпературних надпровідникових кабелів можна досягти при симетричному режимі роботи навантаження. Отримані результати технічного аналізу можуть бути використані для розробки рекомендацій з удосконален-ня характеристик кабельних ліній електропередачі.
Застосування нейронних мереж для прогнозування вологості ізоляції силових маслонаповнених трансформаторів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Василевський, Володимир Валентинович; Каплієнко, Олександр Олегович; Шило, Сергій Іванович
Пропонується застосування нейронної мережі на основі нелінійної авторегресійної моделі з екзогенними входами для прогнозування вологості трансформаторного масла силових маслонаповнених трансформаторів. Із застосуванням інструменту Neural Network Toolbox в середовищі Matlab побудована нейронна мережа, виконано її навчання та тестування. Наведені результати використання побудованої нейронної мережі для прогнозування динаміки вологості трансформаторного масла протягом десяти днів експлуатації. Розглянута можливість використання результатів прогнозування для розрахунку вологості целюлозної ізоляції силового трансформатора.
Моделювання роботи мережі середньої напруги з компенсованою нейтраллю в програмному середовищі АТР-ЕМТР
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Зорін, Євгеній Юрійович; Чепелюк, Олександр Олександрович
У статті розглянуті можливості прикладного пакета комп'ютерного моделювання ATP-EMTP на прикладі розрахункової моделі мережі напругою 20 кВ з трьома фідерами, яка дозволяє імітувати роботу мережі в різних режимах, в тому числі в режимі однофазного замикання на землю. Результати моделювання в режимі однофазного замикання на землю проілюстровані відповідними осцилограмами. Запропоноване програмне забезпечення може бути використане для проектування і досліджень проектними організаціями, а також науково-дослідними інститутами України, так як є безкоштовним і не багато в чому поступається конкурентним платним продуктам. Розрахункова модель, на прикладі якої продемонстровані можливості АТР, може бути використана при розробці нових і модернізації існуючих мереж середньої напруги з компенсованою нейтраллю для оцінки ефективності їх роботи в режимі однофазного замикання на землю і з метою найбільш раціонального вибору відповідного обладнання установки компенсації і алгоритмів його роботи.
Сравнительный анализ крановых электротехнических комплексов
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Андриенко, Петр Дмитриевич; Немыкина, Ольга Владимировна; Андриенко, Андрей Андреевич
В статье проведен сравнительный анализ электротехнических крановых комплексов с системами питания кранов на постоянном и переменном токе. Показано, что для вновь строящихся комплексов или при глубокой модернизации наиболее предпочтительны системы питания постоянного тока при использовании частотно-регулируемых приводов с двухзвенными преобразователями частоты. При частичной модернизации наиболее целесообразно использовать системы питания переменного тока. Альтернативой частотно-регулируемому приводу с точки зрения стоимостных и энергетических показателей является энергоэффективный электропривод с импульсным регулированием в цепи ротора асинхронного двигателя. Особенностью электропривода является возможность рекуперации энергии скольжения во всех режимах работы: пуск торможения, а также возможность компенсации реактивной мощности потребляемой краном. При этом номинальная мощность элементов, обеспечивающих регулирования частоты вращения ротора, в 3 раза меньше чем в частотно-регулируемом приводе при боле высоком КПД. Указанный электропривод позволяет обеспечить широкий диапазон регулирования без установки датчиков на валу двигателя. Привод имеет минимальное количество управляемых приборов, что существенно повышает их надежность. Указанные электропривода рекомендуется для кранов с тяжелыми режимами работы.
Методика применения аналитической записи кусочно-линейной аппроксимации кривой намагничивания на примере расчета пик-трансформатора
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Боев, Вячеслав Михайлович; Петренко, Николай Яковлевич; Ревуцкий, Виталий Игоревич
Цель. Целью статьи является разработка методики применения аналитической записи кусочно-линейной аппроксимации кривой намагничивания для расчета нелинейной электрической цепи, содержащей трансформатор, работающий в режиме насыщения магнитопровода. Методика. При разработке методики кусочно-линейная аппроксимация и нелинейное дифференциальное уравнение электрической цепи записывались с использованием единичных разрывных функций. Расчет нелинейной задачи для нахождения тока в трансформаторе был аналогичен нелинейной задаче для определения напряженности магнитного поля в ферромагнетике с кусочно-линейной аппроксимацией кривой намагничивания. Результаты. Разработана методика расчета токов и напряжений трансформатора, работающего в режиме насыщения, на основе аналитической записи кусочно-линейной аппроксимации кривой намагничивания магнитопровода. Научная новизна. Впервые применительно к характеристике намагничивания пик-трансформатора использована аналитическая запись кусочно-линейной аппроксимации. Практическое значение. Предлагаемая методика может быть непосредственно использована для электромагнитного расчета вариантов пик-трансформатора в составе общего (управляемого) электротехнического устройства на стадии проектирования и оптимизации.
The influence of stray inductance of tested object on technical performance of electrical capacitance meters with phase detectors
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Kostiukov, Ivan Aleksandrovich
Control of technical state of electrical insulation by means of applying of electrical capacitance and power loss factor as informative parameters is complicated by the presence of stray parameters of tested capacitive object. The influence of stray inductance of tested objecton technical performance of measurement scheme based on applying of phase detector and voltage to current converter is considered in this paper. It was shown that the presence of inevitable stray inductance of tested object causes changes of active and reactive components of voltage on the output of phase sensitive detector. According to the results of carried out analysis, stray inductance canalso lead to the existence of substantial frequency dependence of electrical capacitance of tested object even in case of applying non-polar dielectric materials and to the distorted values of power loss factor of tested dielectric material. Finally, it was shown that the presence of stray inductance causes difficulties in estimation of technical state of electrical insulation due to substantial discrepancy between the value of effective capacitance, which has been measured under the influence of stray inductance, and the exact value of capacitance which implies negligible stray inductance. Considered in this paper deleterious influence of stray inductance and resonant phenomena on accuracy of carried out appraisal of technical state of tested capacitive object should betaken into consideration in case of applying measurement schemes with phase detectors.
Сопоставительный анализ диодных и тиристорных возбудителей бесщеточных синхронных машин
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Галиновский, Александр Михайлович; Дубчак, Евгений Михайлович; Ленская, Елена Александровна
Цель. Усовершенствование методов расчета и сравнительного анализа диодных и тиристорных возбудителей бесщеточных синхронных машин, выбор метода управления тиристорными возбудителями с мостовыми схемами преобразования. Методология. показано сопоставление параметров возбудителя бесщеточной синхронной машины с параметрами модели выпрямителя в системе Micro-Cap. Параметры возбудителей бесщеточного синхронного генератора мощностью 250 кВт сравниваются при использовании диодных мостовых, мосто-нулевых и тиристорных мостовых выпрямителей с различными способами управления. Результаты. Предложен способ управления системой возбуждения бесщеточной синхронной машины на основе мостового тиристорного выпрямителя, в котором возбуждение синхронной машины в рабочих и форсировочных режимах контролируется только по цепи возбуждения возбудителя с углом управление тиристором αu = 0 = const, а угол управления тиристором изменяется только при переводе выпрямителя в режим инвертора. Система возбуждения характеризуется высоким качеством формы напряжения нагрузки, быстродействием регулирования при форсировке возбуждения и гашения поля, а также высокими массогабаритными показателями возбудителя. Практическое значение. Разработанные методы расчета для диодных и тиристорных возбудителей бесщеточных синхронных машин могут быть применены при конструировании.
Анализ способов обеспечения режима постоянства мощности для вентильно-индукторного двигателя рудничного электровоза
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Галайко, Лидия Петровна
В статье рассмотрен вопрос о выборе управляющих параметров для обеспечения режима постоянства мощности в вентильно-индукторном двигателе рудничного электровоза мощностью 13 кВт и частотой вращения 562 мин-1. Проведен анализ статей, изданных в течении 2000-2018 годов в Украине и за рубежом по вентильно-индукторным двигателям для различных приводов на транспорте, где этот режим является обязательным. Анализ показал, что имеется большое разнообразие в выборе управляющих параметров у разных авторов, а также у большинства авторов отсутствует анализ переходных процессов при использовании выбранных управляющих параметров. Автор статьи в предыдущих работах использовал два способа регулирования: фазовое регулирование во всем диапазоне изменения частоты вращения при постоянстве мощности и только фазовое регулирование в начале диапазона и фазовое плюс переключение соединения катушек фазы с последовательного на параллельное при определенной скорости. Использование первого способа приводит к значительному увеличению пульсаций момента с ростом скорости, использование второго способа приводит к резкому увеличению тока инвертора. Предложено осуществлять увеличение питающего напряжения путем переключения соединения аккумуляторных батарей. Рассмотрены переходные процессы в режиме постоянства мощности при изменении момента нагрузки от номинального до момента при максимальной скорости, равной трем номинальным. Для анализа использовалась разработанная автором модель двигателя для переходных режимов в программе Simulink пакета программ Matlab. Управляющие параметры определялись с помощью механических характеристик, рассчитанных на модели двигателя для установившихся режимов. Предложенный способ позволил уменьшить пульсации момента и максимальный ток инвертора. Результаты анализа могут быть использованы при разработке программы для микропроцессора контроллера.
Експериментальний стенд для дослідження індукційних кухонних плит
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Чепелюк, Олександр Олександрович; Пантелят, Михайло Гаррійович; Грищук, Юрій Степанович; Єлоєв, Алан Казбекович
Експериментальні дослідження є головним напрямком науково-дослідних робіт у напрямку вдосконалення конструктивних рішень і режимів експлуатації побутових індукційних плит, оскільки експерименти дозволяють отримати найбільш достовірні результати, які будуть також слугувати порівняльною базою для верифікації розроблених математичних моделей і чисельних алгоритмів комп’ютерного моделювання відповідних процесів і явищ в індукційних кухонних плитах і посуді, що нагрівається. У статті описано розроблений експериментальний стенд для дослідження теплових і енергетичних процесів у індукційних кухонних плитах і посуді, що нагрівається. Для створення текспериментального стенду та проведення досліджень використовується обладнання, придбане кафедрою «Електричні апарати» НТУ «ХПІ» завдяки отриманому у 2016 р. гранту Фонду Олександра фон Гумбольдта(Alexander von Humboldt Stiftung, Німеччина) на суму 20 тисяч Євро. Експерименти розпочато з використанням індукційної кухонної плити VES electric V-HP6. Наразі стенд дозволяє виконувати наступні експериментальні дослідження: вимірювання швидкості нагріву їжі (води) при використанні різних потужностей індукційної плити; вимірювання температури робочої поверхні, цифрового дисплея та панелі керування індукційною плитою; вимірювання показників електричної енергії, спожитої для нагріву їжі (води). Використовується наступне сучасне вимірювальне обладнання: двоканальний цифровий термометр з термопарами DT 1320, пірометр Flus IR-865U, цифровий мультиметр («струмові кліщі») DT 3352 та спеціалізоване програмне забезпечення до нього. Отримані та проаналізовані попередні результати експериментальних досліджень, встановлені особливості функціонування індукційних кухонних плит у залежності від потужності при нагріванні їжі.