Вісник № 03. Електричні машини та електромеханічне перетворення енергії

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/44965

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 18 з 18

Влияние формы импульса возбуждения на силовые и скоростные показатели линейных ударных электромеханических преобразователей индукционного и электродинамического типов
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2020) Болюх, Владимир Федорович; Щукин, Игорь Сергеевич
На основе математической модели, учитывающей взаимосвязанные электрические, магнитные, механические и тепловые процессы, исследовано влияние колебательно-затухающего, однополупериодного и апериодического импульсов возбуждения на показатели линейных ударных электромеханических преобразователей (ЛУЭП) индукционного и электродинамического типов в режимах холостого хода, нагрузки и торможения. Показано, что наиболее высокие скоростные показатели возникают в режиме холостого хода, когда обмотка якоря разгоняется без исполнительного элемента, а наиболее высокие силовые показатели – в режиме торможения, при котором якорь неподвижен. Установлено, что наибольшую скорость (18,95 м/с) обеспечивает ЛУЭП электродинамического типа при возбуждении однопополупериодным и колебательно-затухающим импульсами в режиме холостого хода. Наибольший КПД (29,2 %) имеет ЛУЭП электродинамического типа при возбуждении однополупериодным импульсом в режиме холостого хода. Наибольшую величину импульса электродинамических усилий (19,2 Н∙с) развивает ЛУЭП индукционного типа в режиме торможения. Наибольшее превышение температуры обмотки индуктора (1,7 К) происходит в ЛУЭП индукционного типа в режиме холостого хода, а наибольшее превышение температуры обмотки якоря (0,7 К) – в ЛУЭП электродинамического типа в режиме торможения.
Експериментальне дослідження фізичної моделі трифазного індуктора магнітного поля в робочому режимі при обробці сипучого матеріалу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Мілих, Володимир Іванович; Шилкова, Лариса Василівна
Представлена фізична модель трифазного індуктора магнітного поля з циліндричною робочою камерою для проведення його експериментального дослідження в робочому режимі. Надано кадр з відзнятого відео, який підтверджує, що феромагнітні елементи певної форми в робочому режимі орієнтуються за силовими лініями магнітного поля при його обертанні. Показано залежності електричних величин індуктора у усталеному робочому режимі залежно від об’ємного коефіцієнта заповнення камери феромагнітними елементами. Надано фотографії сипучого матеріалу до та після його обробки в індукторі. Запропоновано практичні рекомендації, які можуть бути враховані при проведенні подальших уточнюючих експериментальних досліджень.
Модельно-ориентированная система поддержки принятия решений для повышения безаварийности судовой электроэнергетической установки
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2020) Вишневский, Леонид Викторович; Войтецкий, Игорь Евгеньевич; Войтецкая, Таисия Александровна
Предлагается модельно-ориентированная система поддержки принятия решений для повышения безаварийности судовой электроэнергетической установки. Данная система состоит из моделирующего блока и блока оценки результатов моделирования. Разработанная система может быть реализована в составе систем управления, как на базе программируемых логических контроллеров, так и на базе отдельного программируемого логического контроллера. Приведена математическая модель судовой электроэнергетической установки. Рассмотрены используемые критерии оценки результатов моделирования и возможные последствия. Разработана компьютерная программа для реализации данной системы. Приведены результаты моделирования различных аварийных ситуаций. Рассмотрены возможности использования данной системы для обучения.
Дослідження стартерного режиму вентильно-індукторного стартер-генератора
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Мазуренко, Леонід Іванович; Шихненко, Максим Олегович; Джура, Олександр Васильович; Білик, Олександр Анатолійович
За допомогою раніше розробленої математичної моделі проведено дослідження процесів вентильно-індукторного стартер-генератора в стартерному режимі при живленні від акумуляторної батареї. Виконано розрахунки процесів пуску стартер-генератора при зміні моменту інерції, ємності конденсатора вентильного перетворювача, опору акумуляторної батареї та визначено їх вплив на тривалість та енергоефективність пускових процесів при відсутності обмеження фазного струму. Зроблено висновок про необхідність розробки нових принципів формування процесів стартерних режимів вентильно-індукторного стартер-генератора для забезпечення заданих тривалості пуску, фазних струмів та мінімальної спожитої енергії АБ.
Оцінка енергетичної ефективності систем рекуперації енергії механічних коливань транспортних засобів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Васьковський, Юрій Миколайович; Пода, Михайло Валерійович
Робота відноситься до проблеми енергозбереження та розширення функціональних можливостей сучасних транспортних засобів. Останнім часом провідними автомобілебудівними фірмами розробляються системи рекуперації енергії механічних коливань транспортних засобів, які виникають під час їх руху в складних дорожніх умовах. В статті проводиться загальна оцінка енергетичної ефективності функціонування запропонованих систем рекуперації енергії, яка ґрунтується на результатах їх математичного моделювання. За результатами проведеного аналізу визначено рівень потужності привідного двигуна, яка марно втрачається при русі транспортного засобу в складних дорожніх умовах та знайдено відсоток енергії, яка може бути повернута в акумуляторну батарею за допомогою запропонованої системи рекуперації. Незважаючи на невеликий відсоток цієї енергії час зарядження акумуляторної батареї на борту транспортного засобу, а також простота і невелика вартість системи рекуперації є прийнятними для обґрунтування доцільності їх впровадження. Оптимальною сферою їх використання є важкі транспортні засоби.
Ферорезонансні режими роботи синхронних машин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Білий, Леонід Адамович; Поліщук, Олег Степанович; Лісевич, Світлана Петрівна; Поліщук, Андрій Олегович
Ілюструються широкі можливості знаходження усіх стійких і нестійких ферорезонансних режимів роботи і визначення границь зони самозбудження синхронних генераторів на основі моделі чутливості змінних стану до початкових умов. Апробація методу проведено на прикладі синхронного генератора, диференціальні рівняння якого мають нормальну форму Коші і який працює у режимі двофазного вмикання на ємність при обриві третьої фази.
Підвищення ефективності та надійності комбінованих суднових пропульсивних установок
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Самонов, Сергій Федорович; Рак, Олександр Миколайович; Глазєва, Оксана Володимирівна
Розглянуті шляхи підвищення ефективності використання енергії і зниження впливу на навколишнє середовище суднових дизельних пропульсивних установок на прикладі судна для транспортування контейнерів. Розроблений варіант модернізації пропульсивної установки, що забезпечує можливість збереження руху судна в особливих ситуаціях зі зменшеною потужністю за рахунок суднової електроенергетичної системи і валогенератора/двигуна. Проаналізовані переваги електроприводу гребного гвинта в складі синхронної машини і перетворювача частоти, що живляться від суднової електричної мережі, в порівнянні з головним дизельним двигуном, який працює з малою потужністю. Наведено оцінку ефективності використання електроприводу гребного гвинта за рахунок економії палива.
Электрическая машина с двухсторонним статором, осевым магнитным потоком, постоянными магнитами и многослойными печатными обмотками
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2020) Гребеников, Виктор Владимирович; Гамалея, Ростислав Витальевич; Попков, Владимир Сергеевич; Соколовский, Александр Николаевич; Богаенко, Николай Владимирович
Применение печатных обмоток в электрических машинах с постоянными магнитами и осевым магнитным потоком позволяет уменьшить их осевой размер и существенно увеличить плотность тока в обмотках из-за малой толщины и соответственно большой ширины проводников печатной обмотки и как следствие лучшего их охлаждения. Изготовлен опытный образец электрической машины с двухсторонним статором, многослойными печатными обмотками и постоянными магнитами цилиндрической формы. Определены зависимости напряжения и мощности в генераторном режиме при подключении обмоток через диодный мост к нагрузке. Расчетная модель генератора адекватно описывает физическую модель. Расхождение между расчетными и экспериментальными значениями не превышает ε = 4%. Расчет характеристик исследуемых генераторов выполнялся в пакетах программ Simcenter MagNet и Simcenter MotorSolve.
Вплив скінченної швидкості проникнення поля в осердя на лінійність функції передачі імпульсних трансформаторів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Чемерис, Володимир Терентійович; Бородій, Ірина Олексіївна
Розглянуто проникнення поля в дрібно-шихтоване магнітне осердя імпульсного трансформатора або індуктора прискорювача електронних пучків. При числовому моделюванні цього процесу вважається, що спосіб збудження поля є типовим для таких трансформаторів, тобто здійснюється завдяки тому, що на первинну обмотку подаються прямокутні імпульси напруги, а струм намагнічування має форму трикутних імпульсів. Показано, що на початковій стадії збудження поля магнітний потік концентрується в зонах, розташованих поблизу границь поперечного перерізу осердя, що має наслідком порушення лінійності зростання магнітного потоку в часі. Для покращення лінійності функції передачі імпульсних трансформаторів запропоновано метод корекції форми імпульсів струму намагнічування.
Оценка эффективности электромагнитных экранов для компенсации потоков пазового рассеяния в импульсном электромашинном генераторе
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2020) Чемерис, Владимир Терентьевич; Бородий, Ирина Алексеевна
Рассмотрены четыре возможных конфигурации электромагнитных экранов для компенсации потоков пазового рассеяния в электромашинном импульсном генераторе с компрессией магнитного потока. Подчеркивается целесообразность уменьшения индуктивности пазового рассеяния как способа увеличения коэффициента усиления магнитной энергии в процессе компрессии потока. Эффективность каждой конфигурации экранов оценивается по величине уменьшения индуктивности пазового рассеяния. Для этого методом конечных элементов с использованием профессиональной версии программы QuickField v. 6.1 решается задача о распределении импульсного поля в зубцовой зоне генератора. Была также создана физическая модель зубцовой зоны, в пазах которой активный проводник был подразделен на 9 параллельных секций по высоте паза. При питании катушек от источника переменного тока с частотой 400 Гц проведены измерения распределения тока между секциями активного проводника как при отсутствии электромагнитных экранов, так и при их наличии. Показано, что экранирование потоков пазового рассеяния существенно улучшает равномерность распределения тока между секциями активного проводника.
Порівняльний аналіз електромагнітних параметрів та силових процесів в крупному турбогенераторі в режимі несиметричного навантаження
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Мілих, Володимир Іванович; Ревуженко, Світлана Афанасіївна
На основі багатопозиційних чисельних розрахунків обертового магнітного поля в програмі FEMM виконано дослідження електромагнітних параметрів та силових процесів в турбогенераторі потужністю 325 МВт при несиметричному навантаженні в рамках його стандартних обмежень. Проводиться аналіз часових функцій магнітного потокозчеплення та відповідних ЕРС обмотки ротора та фазних обмоток статора, розглядаються силові процеси в феромагнітному осерді статора турбогенератора, а саме силові дії на зубці та на осердя в цілому, досліджуються пульсації електромагнітного моменту та часові функції його змінної складової. Для більш детальної ілюстрації результатів, аналогічні розрахунки проводяться і для симетричного навантаження турбогенератора.
Принципи структуроутворення просторово адаптивних електромеханічних систем зі змінною структурою і геометрією активної зони
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шинкаренко, Василь Федорович; Котлярова, Вікторія Володимирівна; Красовський, Павло Олексійович; Місан, Назар Андрійович
Аналізується характерна тенденція у розвитку сучасної техніки, яка пов’язана зі створенням складних просторових систем, наділених можливістю адаптувати просторову геометрію виконавчого органу у відповідністю зі зміною факторів зовнішнього впливу. Визначено принципи генетичного структуроутворення просторово розподілених модульних електромеханічних систем з адаптивною геометрією активної зони. Визначено макрогенетичні програми генетично допустимих базових Видів електромеханічних структур зі змінною орієнтацією і геометрією активних частин. Показано домінуючу роль операторів реплікації, мутації і структурної ізомерії в задачах синтезу просторово адаптованих систем модульного типу. Вперше досліджено механізми міжродових мутацій, які визначають принципи структуроутворення об’єктів «еластичної електромеханіки», функціонування яких супроводжується зміною геометрії активної поверхні. Встановлено наявність стійкого детермінованого зв’язку електромагнітних хромосом генетичної програми і ізомерними композиціями зі схемою розміщення індукторних модулів і видом просторового руху технологічного виробу. Достовірність генетичних програм і результатів синтезу підтверджено на прикладі проектного синтезу конкурентоспроможної модульної електромеханічної системи з адаптивною просторовою структурою, у складі роботизованого технологічного маніпулятора, призначеного для оперування сталевими трубами і листовим прокатом. Результати досліджень становлять системну основу для постановки задач інноваційного синтезу нових структурних різновидів електромеханічних систем з просторово адаптивною модульною структурою активних частин.
Аналіз магнітного кола в генераторі з поперечним магнітним потоком в режимі неробочого ходу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Єгоров, Андрій Володимирович; Маслєнніков, Андрій Михайлович; Дунєв, Олексій Олександрович; Бредун, Руслан Вячеславович
Представлено еквівалентну схему заміщення магнітної системи генератора з поперечним магнітним потоком, який характеризується дисковою конструкцією ротора та збудженням від постійних магнітів, для режиму неробочого ходу. На прикладі ГПП-32-180 подано принцип її рішення з використанням робочої діаграми постійного магніту. Отримана залежність довжини постійного магніту від його намагнічувальної сили на обох радіусах ротора. Дане співвідношення дозволяє правильно вибрати розміри стандартизованих постійних магнітів для збудження генератора. Проведено розрахунок магнітного поля методом скінчених елементів на одному полюсному кроці для підтвердження доцільності методу.
Залежність показників трифазних трансформаторів і реакторів від заповнення сталлю кругових і восьмигранних контурів стрижнів планарних шихтованих магнітопроводів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Циганов, Олександр Миколайович
Розглянуті конструктивно-технологічні особливості варіантів планарних електромагнітних систем трифазних трансформаторів і реакторів з круговими і восьмигранними утворюючими контурами обмоткових котушок та стрижнів шихтованих магнітопроводів. Восьмигранна конфігурація забезпечує більш суттєве або повне (в стиковому та комбінованому варіантах) заповнення електротехнічною сталлю утворюючих контурів стрижнів, а також підвищення електродинамічної стійкості обмоток. На основі метода інваріантних цільових функцій з безрозмірними оптимізаційними складовими і універсальними відносними керованими змінними розроблені математичні моделі масовартісних і енергетичного показників вказаних варіантів електромагнітних систем. Такі моделі надають можливість узагальненого структурнопараметричного синтезу та визначення характеристик індукційних статичних пристроїв. Отримані відносні числові значення показників технічного рівняння на основі яких показані можливості удосконалення трансформаторів і реакторів при заміні традиційних кругових утворюючих контурів на восьмигранні та при плоских внутрішніх поверхнях ярем.
Вплив законів управління частотнорегульованими гребними електродвигунами на маневрені характеристики електроходів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Черніков, Павло Сергійович; Яровенко, Володимир Олексійович; Зарицька, Олена Ігорівна
Розглянуто електроходи з єдиною судовою електроенергетичною системою. Проаналізовано вплив законів управління частотно-регульованими гребними електродвигунами на маневрені характеристики електроходів. В якості критеріїв обрані показники, що характеризують маневрені характеристики електроходів, якість перехідних процесів в гребної електроенергетичної установки і параметри електроенергії суднової мережі. На прикладі реального електроходу розраховані маневрені режими, кількісно оцінені основні показники якості їх виконання і за результатами порівняльного аналізу зроблені висновки на користь поліноміального з оптимізованими коефіцієнтами закону управління.
Еталонна модель адаптивної системи керування лінійним двигуном
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Заблодський, Микола Миколайович; Ковальчук, Станіслав Ігорович
Подано результати математичного моделювання лінійного двигуна на основі чисельних методів, що визначають електромеханічні характеристики двигуна. Знайдено закономірності виникнення гальмівних зусиль при збільшені швидкості руху та розроблено ефективну модель системи адаптивного керування для усунення параметрів невизначеності, пов’язаних з інерційним навантаженням, силою тертя та опором. Досягнуто високої точності та швидкості моделі адаптивного керування лінійним двигуном.
Експериментальне порівняння методів ідентифікації моменту інерції якоря двигуна постійного струму
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шайда, Віктор Петрович; Юр'єва, Олена Юріївна
Знання величини моменту інерції якоря двигуна необхідно для ефективного управління електроприводом. Зазвичай цю величину споживач отримує з заводського каталогу або габаритного кресленика. Зазвичай використовують спрощені способи визначення момента інерції, які дають значну похибку. Тому застосовують експериментальні методи, що дають більш наближені до дійсності результати. Виконано експериментальну оцінку точності визначення (ідентифікації) моменту інерції якоря двигуна постійного струму типу 4ПНЖ200М методами спадного вантажу і вільного вибігу. Дослідження виконувалося на випробувальній станції підприємства виробника вказаного двигуна. Встановлено відмінність результатів експериментального розрахунку від каталожних даних двигуна постійного струму, що вказує на некоректність довідкової інформації. Отримані результати не дають остаточно визначити, який з методів найкраще, виходячи з критерію точності. Це спонукає до подальшого проведення досліджень проблеми ідентифікації параметрів двигуна постійного струму. Незважаючи на те, що експериментальні методи вільного вибігу і спадного вантажу широко відомі, тонкощі їх використання будуть цікаві як дослідникам так і виробникам двигунів постійного струму. Величина моменту інерції якоря двигуна постійного струму може також використовуватися для оцінки динамічності двигунів однакової потужності, але різних виробників.
Метод діагностування дефектів у розвитку в міжполюсних перемичках при експлуатації синхронних двигунів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Мглинець, Євген Вячеславович; Мандровський, Максим Юрійович; Чекараміт, Микола Федорович; Юр'єва, Олена Юріївна
Подано принципи виявлення пошкоджень синхронних двигунів в процесі експлуатації. З’ясовано доцільність виявлення дефектів у розвитку під час технічного обслуговування синхронних двигунів. Виявлено та обґрунтовано причини виходу з ладу синхронних двигунів прокатного стану. При належній експлуатації найслабшим місцем є міжполюсна перемичка, яка з’єднує котушки полюсів в обмотку збудження. Обґрунтовано вплив перехідного опору місця з’єднання міжполюсних перемичок на тепловий стан ротора в цілому. Розроблено метод тест-режиму для діагностування дефектів у розвитку в міжполюсних перемичках за допомогою тепловізійного контролю. Проведено апробацію запропонованого методу на синхронних двигунах прокатного цеху. Достовірність методу підтверджено вимірюванням перехідного опору у місці з’єднання та капілярним методом. Створено рекомендації щодо застосування методу тест-режиму при експлуатації синхронних двигунів в умовах безперервного виробництва.