Вісник № 01. Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/53364

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 11 з 11

Аналіз конструктивних особливостей бістабільних електромагнітних реле
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Зорін, Євгеній Юрійович; Чепелюк, Олександр Олександрович; Грищук, Юрій Степанович; Лещенко, Вячеслав Михайлович
В статті наведено класифікацію бістабільних електромагнітних реле. Виділено такі ознаки класифікації вищезазначених реле як: конструктивне виконання, тип фіксації контактів, схема контактів реле, рід струму та величина керуючої напруги котушки, кількість котушок, характер навантаження, що комутується за допомогою реле; потужність, що споживається котушкою, тощо. Проведена класифікація систематизує інформацію щодо конструктивних, технічних і функціональних особливостей та параметрів таких реле і демонструє сучасний рівень технічного розвитку вищезазначених реле. Авторами зроблений висновок про тенденції та напрямки розвитку особливостей бістабільних електромагнітних реле в майбутньому.
Вакуумний вимикач середніх напруг з пофазним електромагнітним приводом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лелюк, Микола Анатолійович; Литвиненко, Вікторія Володимирівна
В вакуумних вимикачах середніх напруг для досягнення рівномірного розподілу сили по всій довжині приводного валу приводний меха-нізм роблять пофазним, тобто під кожним полюсом встановлюють окремий електромагніт. Проведено аналіз конструкцій та особливостей роботи вакуумних вимикачів з пофазним електромагнітним приводом. Виявлено недоліки в конструкціях цих приводів. Розглянуто конструкцію вакуумного вимикача з пофазним електромагнітним приводом та кінематичну схему роботи вакуумного вимикача з моностабільним поляризованим електромагнітом та поворотною пружиною при здійсненні операції включення. В якості пофазного приводу запропоновано використання трьох моностабільних поляризованих електромагнітів з поворотними пружинами, що дає змогу зменшити габаритні розміри не тільки приводного електромагніта а й вимикача. Причому поворотна пружина не входить до конструкції запропонованого електромагніта, а є частиною приводного механізму вимикача. Розроблено конструкцію корпусу вакуумного вимикача з пофазним приводом та синхронізуючим валом, який унеможливлює неодночасність замикання і розмикання головних контактів при виконанні комутаційних операцій. Проведено розрахунок моностабільного поляризованого електромагніта та підтверджена можливість його використання в якості пофазного привода в вакуумних вимикач середніх напруг.
Дослідження процесів у перетворювачі з чотиризонним регулюванням напруги і електромеханічним навантаженням
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Михайленко, Владислав Володимирович; Святненко, В. А.; Чуняк, Ю. М.; Бачинський, В. І.
Розроблено нові математичні моделі електромагнітних процесів у трифазних електричних колах напівпровідникових перетворювачів з багатоканальним зонним регулюванням фазних напруг без урахування енергетичних втрат у напівпровідникових комутаторах для швидкої оцінки впливу параметрів навантаження на рівень і форму вихідної напруги. У цій статті проведено аналіз електромагнітних процесів в електричних колах напівпровідниковими з комутаторами. Створено математичну модель для аналізу електромагнітних процесів в напівпровідникових перетворювачах з широтно-імпульсним регулюванням вихідної напруги. Наведено графіки, що від ображають електромагнітні процеси у електричних колах. Стаття присвячена розвитку метода багатопараметричних функцій шляхом розробки нових математичних моделей та визначення функцій і алгоритмічних рівнянь для аналізу за підсистемними складовими електромагнітних процесів у розгалужених електричних колах з напівпровідниковими комутаторами і ланками з синусоїдальними, постійними і імпульсними напругами. Напівпровідникові комутатори можуть виконувати високочастотне змінення структури електричних кіл і широтно-імпульсну модуляцію фазних і лінійних напруг трифазної мережі електроживлення, виконуючи регулювання вихідних напруг напівпровідникових перетворювачів параметрів електричної енергії.
Електромагнітні редуктори в електромеханічних системах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ткачук, Ігор Валерійович; Коваленко, Михайло Анатолійович
В даний час через подорожчання електроенергії вітрогенератори малої потужності (1-5 кВт) часто використовуються для постачання споживачів електроенергією. У цьому випадку використовуються вітрогенератори як з горизонтальною, так і з вертикальною осями обертання, частота обертання яких при середній швидкості вітру V = 5 ÷ 10 м/с і є досить низькою, і становить приблизно n = 100 - 300 об/хв. Низько швидкісний електрогенератор для вітрогенератора з такою швидкістю обертання з прямим підключенням валу вітрового ротора і електрогенератора має велику кількість полюсів і досягає досить великих розмірів. Тому збільшувальні редуктори (мультиплексори) часто використовуються і дозволяють збільшити швидкість обертання електричного генератора в кілька разів і, тим самим, зменшити масу його активної частини, оскільки електромагнітний момент пропорційний обсягу електричної машини. Однак механічні коробки передач є джерелом додаткового шуму, вимагають досить частого обслуговування та зменшують довговічність вітрогенератора. У даній статті буде використано редуктори на постійних магнітах для вітрогенераторів, які на відміну від механічних редукторів, не створюють додаткових шумів, не потребують змащення, їх довговічність вища, експлуатаційні витрати також значно зменшуються, тоді як магнітний редуктор можна інтегрувати з електричним генератором .Наприклад, при потужності вітрового ротора P = 4 кВт і частоті обертання n = 100-300 об/хв, високошвидкісний електричний генератор і магнітний редуктор мають приблизно в 2 рази меншу загальну масу магнітів і в 1,7 рази меншу загальну масу активних матеріалів (магнітний редуктор + електричний генератор), ніж низько швидкісний багатополюсний зовнішній електрогенератор. Метою дослідження є розробка та впровадження електромагнітного редуктора в електромеханічних системах. Основою таких систем є висококоерцетивні магніти. Для досягнення цієї мети ставлять такі завдання: - літературно-патентний пошук за темою дослідження; - вибір прототипу магнітного редуктора та розрахунок його основних параметрів; - розробка графічних та числових моделей для оцінки ефективності розробленого прототипу; - оптимізація конструкції магнітного редуктора; - розробка системи перетворення механічної енергії з низьким потенціалом в електричну; - прототипування та експериментальні дослідження системи перетворення механічної енергії з низьким потенціалом в електричну.
Зменшення впливу паразитної індуктивності досліджуваного об'єкта контролю на точність вимірювання його електричної ємності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Костюков, Іван Олександрович; Москвітін, Євген Сергійович
У цій роботі дається опис методики вимірювання, яка може бути використана на практиці для оцінки електричної ємності досліджуваного об'єкта із значною паразитною індуктивністю. Електрична ємність визначається як відношення середнього значення розрядного струму до середнього значення похідної за часом, взятої від напруги на невідомій ємності. Зменшення шкідливого впливу паразитної індуктивності на точність вимірювань досягається відповідним підбором тривалості проаналізованих сигналів. У запропонованому методі тривалість обмежена моментами часу, які відповідають максимальному значенню розрядного струму та завершенню перехідного процесу.
Об определении понятия "реактивная мощность"
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Гончаров, Евгений Викторович; Крюкова, Наталья Валерьевна; Марков, Владислав Сергеевич; Поляков, Игорь Владимирович
Определение понятия «реактивная мощность» нуждается в уточнении, так как в литературе зачастую оно дается крайне расплывчато, что вызывает трудности восприятия у студентов и не совсем понятно широкой публике. Анализ многочисленных источников показывает, что физический смысл этого понятия почти ускользает из приведенных в этих источниках определений. Причем, формула, по которой вычисляется реактивная мощность, нареканий не вызывает. Однако она не объясняет физический смысл понятия. Необходимость в емком и отражающем физический смысл определении давно назрела. Анализ литературных источников позволяет сделать вывод, что реактивной мощности, соответствует энергия, которая идет от источника к потребителю и возвращается обратно, причем, процесс круговорота этой энергии протекает без рассеивания. Эта энергия сохраняется в индукторах, поддерживая неизменное значение тока, и конденсаторами, потому что они заряжаются и разряжаются, поддерживая неизменное значение напряжения. Индуктивность и емкость цепи потребляют и возвращают реактивную мощность. Мощность, передаваемая индуктивности, сохраняется в магнитном поле, когда поле расширяется и возвращается к источнику, когда поле схлопывается. Мощность, подаваемая на емкость, сохраняется в электростатическом поле, когда конденсатор заряжается и возвращается к источнику, когда конденсатор разряжается. Эта мощность, подаваемая в цепь источником, не потребляется. Она вся возвращается к источнику. Таким образом, активная мощность, которая представляет собой потребляемую мощность, равна нулю. Мы знаем, что переменный ток постоянно меняется; таким образом, постоянно возникают циклы расширения и схлопывания магнитных и электростатических полей. Предложено следующее определение: нерассеиваемая электрическая энергия переменного тока, которая возбуждает магнитные или электрические поля, соответственно в индуктивных и емкостных элементах и, поступающая от них обратно в сеть, называется реактивной мощностью.
Параметрична оптимізація торцевого магнітоелектричного генератора із подвійним статором
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лихогуб, Анна Павлівна; Коваленко, Михайло Анатолійович; Ткачук, Ігор Валерійович; Гончарук, Антон Олександрович
Розроблено методологію для оптимізаційно-параметричного розрахунку геометричних параметрів конструкції торцевого магнітоелектричного генератора із постійними магнітами. Розроблену методологію можливо використовувати для розрахунку та оптимізації геометричних параметрів в автоматизованому режимі практично для будь-якого типу електромеханічного перетворювача енергії. Робота розробленої системи базується на взаємопов’язаних зв’язках між системою автоматизованого проектування, програмного комплексу та чисельного розрахунку електромагнітного поля із можливістю зворотного зв’язку та параметризації та обчислювального середовища типу Matlab. В роботі побудовано параметризовану геометричну модель на прикладі торцевого магнітоелектричного генератора із подвійним статором. В подальшому проведено параметричну оптимізацію геометричних параметрів, використовуючи розроблений алгоритм. Використання розробленого схемного рішення зменшую час, витрачений дослідником на розрахунок геометрії та оптимізацію. Параметризація проводиться на всіх етапах побудови окремої деталі, геометрію якої планується змінювати, та у кожній деталі збірок, якщо такі передбачені в конкретному випадку. Тобто, за допомогою розробленої моделі, можливо запрограмувати оптимізацію як окремого конструктивного елемента досліджуваної системи так і об’єкта в цілому. В процесі оптимізації змінювались основні геометричні параметри досліджуваного торцевого генератора із подвійним статором: ярмо статора, повітряний проміжок, зубцево-пазова зона статора, елементи корпусу. В результаті параметричної оптимізації геометрії прототипу ТМГПМ з подвійним статором вдалося зменшити геометричні розміри за рахунок оптимізації величини магнітної індукції на окремих ділянках магнітного осердя досліджуваного генератора. За рахунок застосування розробленого алгоритму вдалося досягти зменшення вартості генератора, а також об’єму магнітопровода на 18,1 %, та 24.3 % відповідно. Це свідчить про ефективність розробленого алгоритму та можливість використання даного алгоритму в подальших дослідженнях.
Похибки каналів вимірювання в системах обліку електроенергії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Калінчик, Василь Прокопович; Побігайло, Віталій Анатолійович; Калінчик, Віталій Васильович; Філянін, Данило Володимирович
В статті проаналізовані структури вимірювальних каналів систем обліку електроенергії. Показано, що така структура визначається типами використаних засобів вимірювальної техніки та схемою їх з’єднання, зокрема типами встановлених в точках обліку лічильників електроенергії. Причому лічильники можуть мати імпульсний або інтерфейсний інформаційний вихід. Показано, що тракт вимірювань та обліку електроенергії включає в себе вимірювальну схему що складається із вимірювальних трансформаторів струму і напруги, лічильника електроенергії, ліній зв'язку, пристрою обліку та пристрою збору даних. Застосовано метод, заснований на нормуванні метрологічних характеристик окремих елементів вимірювального тракту і синтез їх на основі метрологічної характеристики всієї системи обліку електроенергії. Для розрахунку сумарної похибки вимірювального каналу використовуються формула, яка враховує тільки похибки вимірювальної схеми. Показано, що в останні роки спостерігається тенденція, коли вимірювальні трансформатори струму і, відповідно, лічильники електроенергії працюють в режимі малих струмових навантажень. Похибки елементів вимірювального тракту у цьому випадку мало вивчені. Приведені графіки похибок трансформаторів струму в залежності від струмів навантаження. Показано, що значення похибок трансформаторів струму змінюються від величини струму навантаження і знаходяться в області негативних значень. Тому неправильний вибір трансформаторів струму може призвести до істотного недообліку електроенергії. Похибки трансформаторів напруги залежать в основному від навантаження на вторинну обмотку і на сумарну похибку суттєвого не впливають. Приведена результуюча похибка вимірювального тракту трансформатор струму – трансформатор напруги – лічильник електроенергії в області малих навантажень. Зміна похибок в області малих навантажень призводить до серйозних метрологічних втрат (недообліку електроенергії). При автоматизації обліку електроенергії приведені графіки зміни похибок в області малих навантажень можуть служити основою для корекції похибки вимірювальних трактів.
Сравнительный анализ электромеханических процессов в индукционно-динамическом преобразователе с подвижным индуктором и двумя дисками
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Байда, Евгений Иванович; Король, Елена Геннадьевна
В статье проведено комплексное исследование традиционных индукционно-динамических механизмов (с одним диском и неподвижной катушкой) и мультиякорных индукционно-динамических механизмов (линейных импульсных индукционных преобразователей) с подвижной катушкой и двумя дисками. Актуальность темы. Подобные индукционно-динамические механизмы широко применяются в различных отраслях, в частности, в электроаппаратостроении, где быстродействие является одной из важнейших характеристик. Целью статьи является сравнительный анализ и уточнение характеристик традиционной индукционно-динамической системы с одним диском и неподвижной катушкой и мультиякорной – с подвижной катушкой и двумя дисками. Метод исследований, научная новизна. Расчеты проведены на основании решения уравнений электромагнитного поля и уравнений для электрической цепи катушки. Практическая значимость и основные выводы. В ходе расчетов были определены значения электромагнитной силы и импульса силы, действующих на подвижный диск, потери энергии в системе и электромагнитная энергия системы. Результаты исследования показаны в виде графиков, а именно, ток катушки и суммарная магнитная энергия для традиционного индукционно-динамического механизма с одним диском и для мультиякорного – с двумя дисками, потери Джоуля в неподвижной катушке и диске (в традиционной системе) и в подвижной катушке и двух дисках (в мультиякорной системе), импульс силы и электромагнитная сила подвижной катушки (в мультиякорной системе) и подвижного диска (в традиционной и мультиякорной системе), суммарный импульс подвижных частей индукционно-динамического механизма с мультиякорной системой, а также электромагнитная сила и суммарная сила, действующая на подвижные части индукционно-динамического механизма с мультиякорной системой. Показано, что индукционно-динамический механизм с двумя дисками менее эффективен по электромагнитной силе, импульсу и электромагнитной энергии, чем индукционно-динамический механизм традиционной компоновки.
Усовершенствованный метод определения установившейся температуры и постоянной времени нагрева электрических аппаратов
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Байда, Евгений Иванович; Чепелюк, Александр Александрович
В статье предложено усовершенствование метода определения установившейся температуры нагрева токоведущих частей электрического аппарата и его постоянной времени нагрева в случае реальных измерений значений температуры, выполненных с некоторой ошибкой. В соответствие с указанным методом при известной температуре окружающей среды производится включение аппарата с замером температуры его нагрева через одинаковые промежутки времени; по данным измерений строится график производной от температуры по времени; по данным графика определяется установившаяся температура и постоянная времени нагрева. Показано, что неточности измерения температуры могут существенно искажать получаемые для определения постоянной времени и установившейся температуры нагрева зависимости и для правильной оценки параметров необходимо вид аппроксимирующей функции производной температуры по времени знать априори – линейная функция. Данный метод позволяет существенно сократить время испытаний электрических аппаратов на нагрев в продолжительном режиме работы. Указанный метод проиллюстрирован на примере определения нагрева катушки во времени методом измерения активного сопротивления. На основании полученных и обработанных экспериментальных данных определяются также коэффициенты перегрузки по мощности в длительном режиме работы, а также в кратковременном и повторно-кратковременном режимах, что позволяет правильно эксплуатировать электрический аппарат.
Электрогенератор с постоянными магнитами и осевым магнитным потоком для ветроустановок
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Гребеников, Виктор Владимирович; Гамалея, Ростислав Витальевич; Попков, Владимир Сергеевич
Приведены результаты численных и экспериментальных исследований электрогенератора с постоянными магнитами и осевым магнитным потоком для ветроустановок малой мощности. Чтобы ветроустановки могли успешно конкурировать с источниками автономного электроснабжения на основе солнечной энергии необходимо снижать удельную стоимость электрогенераторов. Одним из возможных способов снижения стоимости ветроустановки является замена тихоходного многополюсного генератора на высокоскоростной, работающий в паре с повышающим магнитным редуктором. В этом случае электрогенератор может быть спроектирован на частоту вращения n = 1000÷3000 об/мин. Именно для этого диапазона частоты вращения определены оптимальная конфигурация и размеры магнитной системы электрогенератора, при которых достигается максимальное значение мощности. Проведены сравнения расчетных и экспериментальных характеристик генератора, хорошее совпадение которых подтверждает адекватность разработанных математических моделей. Эти компьютерные модели затем используется для исследования зависимости удельной мощности генератора от высоты пазов статора и сечения обмоточного провода, выполненного из медной ленты. Показано, что для оптимальных геометрических параметров магнитодвижущая сила обмотки статора должна быть согласована с магнитодвижущей силой постоянных магнитов. Только при определенном диапазоне высоты пазов обеспечивается максимум мощности при номинальном токе. Расчет характеристик исследуемых генераторов выполнялся в программном пакете Simcenter MagNet.