EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Підсистема обробки вибірок даних активної та реактивної потужності трансформаторної підстанції
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Тодоров, О. В.; Бялобржеський, О. В.; Рева, І. В.; Беззуб, М. А.; Todorov, O. V.; Bialobrzheskyi, O. V.; Reva, I. V.; Bezzub, M. A.
UK: Мета роботи. Застосування статистичного аналізу на об’ємні вибірки даних параметрів споживання електричної енергії, для зменшення обсягу даних про потужності вузла мережі, які зберігатимуться.
Методи дослідження. Використання методів статистичної обробки даних, в системі графічного програмування LabVIEW.
Отримані результати. Електрична енергія є одним з видів енергії обсяги генерування, транспортування, розподілу та використання якої постійно зростають. На всіх зазначених етапах відбувається контроль параметрів швидкості зміни електричної енергії – потужності. Потужність характеризується певними параметрами що підлягають безперервному моніторингу. Зміна потужності в умовах промислових підприємств має складний характер з певними стохастичними складовими. Необхідність фіксації детальної інформації викликає зростання обсягу даних, які підлягають зберіганню. Як наслідок, виникає завдання обробки даних про обсяги електричної енергії та параметри електричної потужності зі зменшенням обсягу даних та збереженням інформативності. Ґрунтуючись на статистичній концепції нормального розподілу, в середовищі графічного програмування побудовано підсистему обробки даних на інтервалах вибірки активної та реактивної потужностей секції низької напруги знижуючої підстанції. З використанням показників характеристики нормального розподілу активної та реактивної потужностей, виконано аналіз їх напівдобових вибірок. Виділені інтервали на яких суттєво розрізняються показники нормального розподілу, що дозволило сформувати висновки про наявність режимів наближених до холостого ходу.
Наукова новизна. Встановлено, що через складність охоплення великих проміжків часу за умови фіксації даних про параметри електричної потужності, виникає дилема щодо обсягу результуючої інформації та її деталізації, для уникнення втрат інформації запропоновано процедуру, що базується на законі нормального розподілу вибірки даних, та в тривалих процесах знижує обсяг результуючих даних, які підлягають зберіганню, з можливістю фіксації суттєвих відхилень за показниками ексцесу та асиметрії відповідної вибірки.
Практична цінність. Застосовуючи в системі моніторингу при довгостроковому спостереженні за параметрами електричної потужності запропонований метод можливо значно зменшити кількість даних під час передачі основної інформації, рівня потужності та діапазону коливань, а також, за необхідності, використати додаткову інформацію про зміни в інтервалах спостереження, виражені через ексцес та асиметрію.
EN: Purpose. Apply statistical analysis to the volumetric samples of electricity consumption parameters to reduce the amount of network node capacity that will be stored.
Methodology. Using the statistical data methods processing in the graphical programming system LabVIEW.
Findings. Electricity is one of the energy types, the generation volume, transportation, distribution and use of which is constantly growing. At all these stages, the control of the change rate parameters of electrical energy – power occurs. Power is characterized by certain parameters that are subject to continuous monitoring. The change capacity in the conditions of industrial enterprises has a complex character with certain stochastic components. The need to record detailed information causes an increase in the data amount to be stored. As a result, there is a processing data problem on electric energy volumes and electric power parameters with reduction data volume and informativeness preservation. Based on the statistical normal distribution concept, in the graphical programming environment the data processing subsystem on sampling intervals of active and reactive powers of low voltage section the step-down substation is constructed. Using the indicators of the characteristics of the normal distribution of active and reactive power, the analysis of their semi-daily samples was performed. Selected intervals at which the indicators of normal distribution differ significantly, which allowed to form conclusions about the presence of modes close to idling Originality. It is established that due to the difficulty covering long time periods under the fixing condition data on electric power parameters, there is a dilemma regarding the resulting information amount and its detailing, to avoid information loss, a procedure based on the law of normal data sampling is the resulting data to be stored, with the possibility recording significant deviations in terms of excess and sample asymmetry.
Practical value. Applying the proposed method in the monitoring system for long-term monitoring electrical power parameters, it is possible to reduce significantly the amount of data during the transmission basic information, power level and range, and, if necessary, use additional information about changes in observation intervals expressed hrough excess and asymmetry.
Теплові режими роботи сильнострумового контакту електротранспорту під час проведення стендових випробувань
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Муха, А. М.; Устименко, Д. В.; Аль Саид Ахмад Мохаммад Диаб; Mukha A. I.; Ustymenko, D. V.; Mohammad Diab Al Said Ahmad
UK: Мета роботи. Проведення аналізу результатів стендових випробувань ковзних електричних контактів електротранспорту, з метою визначення показників теплового режиму ковзного контакту.
Методи дослідження. Вихідні дані отримані підчас натурних експериментів на спеціалізованому стенді в лабораторних умовах, які проводились з метою визначення зносу контактного проводу вставками різних типів для пантографів електрорухомого складу залізниць. Для визначення температури контактного проводу у місці ковзного контакту застосовувався неруйнівний безконтактний метод контролю за допомогою тепловізора.
Отримані результати. Під час проведення експериментальної частини досліджень були отримані тепловізорні фотографії, на яких зафіксовані температури у місці ковзного контакту між вставкою пантографа електрорухомого складу та контактним проводом, який встановлено на випробувальному диску. Ці температурні значення фіксувались з визначеним часовим інтервалом, що дозволили побудувати залежності зміни теплового режиму у часі, визначити сталу часу нагрівання системи «вставка-контактний провід» випробувального стенду та отримати кінцеве значення температури наприкінці випробувань. Приймачі зразок вставки при якому отримана мінімальна температура у зоні ковзного контакту в якості еталонного, стає можливим за значенням температури контактного проводу у зоні ковзного контакту прогнозувати кінцевий результат випробувань інших типів накладок.
Наукова новизна. Показниками температурних режимів ковзного контакту електротранспорту підчас стендових випробувань отримані вперше, запропонований відносний температурний показник дозволяє за результатами стендових випробувань прогнозувати якісні показники ковзного контакту електротранспорту.
Практична цінність. Стендові випробування вставок струмоприймачів електротранспорту є тривалою процедурою, нормативний показник кількості проходів струмоприймача на стенду дорівнює 500 тисяч проходів, що вимагає значних витрат часу, енергії, людських ресурсів та інші. Запропоновані за результатами випробувань показники, а саме стала (постійна) часу нагрівання та відносний температурний показник, дозволяє реалізувати двоетапні випробування. На першому етапі, тривалістю 10 тисяч обертів диску випробувального стенду визначаються запропоновані показники, та порівнюються з відповідними еталонними, у разі їх відповідності стає можливим прогнозувати кінцевий результат випробувань як успішний (знос контактного проводу менший за норму), або не успішний. В останньому випадку необхідність проведення другого етапу випробувань до 500 тис обертів стає під питанням, оскільки кінцевий результат буде негативним, а ресурси на випробування будуть задіяні значні, а тому ці випробування є недоцільними.
EN: Purpose. Analysis of the results of bench tests of sliding electrical contacts of electric vehicles, in order to determine the thermal regime of the sliding contact.
Methodology. The initial data were obtained during field experiments on a specialized stand in the laboratory, which were carried out to determine the wear of the contact wire inserts of different types for pantographs of electrorolling stock of railways. To determine the contact wire temperature at the place of sliding contact, a non-destructive non-contact method of control using a thermal imager was used.
Findings. During the experimental part of the research, the thermal imaging photographs were obtained, they recorded the temperatures at the place of sliding contact between the insert of the pantograph of the electric rolling stock and the contact wire installed on the test disk. These temperature values were recorded with a certain time interval, which allowed to build the dependences of changes in thermal regime over time, to determine the heating time constant of the "insert-contact wire" of the test bench and to obtain the final temperature value at the end of tests. Accepting the insert sample in which the minimum temperature in the area of sliding contact is as a reference, it becomes possible by the value of the temperature of the contact wire in the area of sliding contact to predict the final test result of other types of pads.
Originality. Indicators of temperature modes of sliding contact of electric vehicles during bench tests are obtained for the first time, the proposed relative temperature indicator allows to predict the results of bench tests of qualitative indicators of sliding contact of electric vehicles..
Practical value. Bench tests of inserts of current collectors of electric vehicles are a long procedure, the normative indicator of the number of passes of the current collector on the stand is equal to 500 thousand passes, which requires significant expenditure of time, energy, human resources and others. The indicators proposed according to the test results, namely the heating time constant and the relative temperature index, allow to carry out two-stage tests. At the first stage, with a duration of 10 thousand revolutions of the test bench disk, the proposed indicators are determined and compared with the corresponding reference, in case of their compliance it becomes possible to predict the final test result as successful (contact wire wear less than normal) or unsuccessful. In the latter case, the need for the second stage of testing up to 500 thousand revolutions is questionable, because the end result will be negative, and the significant resources will be involved in the test, and therefore these tests are impractical.
Система векторного керування електроприводом конвеєра зернометальної машини
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Бурдільна, Є. В.; Сергієнко, С. А.; Чорний, О. П.; Burdilna, E. V.; Serhiienko, S. A.; Chornyi, O. P.
UK: Мета роботи. Синтез системи автоматичного керування асинхронним електроприводом конвеєра зернометальника на базі перетворювача частоти з векторним керуванням.
Методи дослідження. Дослідження проводились із застосуванням методів математичного моделювання електроприводу; з використанням методів оптимізації налаштувань і синтезу регуляторів. В основі методики синтезу систем векторного керування лежить уявлення нестаціонарного багатозв'язаного об'єкта, яким є машина змінного струму, у вигляді деякої сукупності стаціонарних підоб'єктів з лінійними ланками в основних каналах регулювання.
Отримані результати. Проведено дослідження роботи системи підпорядкованого регулювання, що реалізує принципи векторного управління, орієнтованого по вектору потокозчеплення ротора. Виконано моделювання процесів збудження АД, пуску АД на холостому ходу, накиді номінального навантаження, зниження швидкості. Встановлено, що синтезована система характеризується гарними якісними показниками. Перерегулювання при пуску не перевищує 5%, час регулювання становить 0,4 с, обмеження моменту здійснюється на заданому рівні. Доведено, що коливальні процеси в перехідних режимах із значними кидками моменту при класичних налаштуваннях контурних регуляторів можна компенсувати за рахунок введення штучних перехресних зв’язків в керуючу частину ЕП.
Наукова новизна. Реалізовано систему підпорядкованого регулювання АД конвеєра тримера зернометальика для завдання швидкості руху зернового потоку з метою можливості кидання зерна на задану відстань за рахунок створення відповідної балістичної траєкторії польоту, що забезпечує зниження збитків від пошкодження зерна.
Практична цінність. Запропонована структура системи векторного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода з додатковими компенсуючими перехресними зв’язками між каналами регулювання активної й реактивної енергії для покращення якісних показників системи.
EN: Purpose. Synthesis of an automatic control system for an asynchronous electric drive of a grain thrower conveyor based on a frequency converter with vector control.
Methodology. The research was carried out using methods of mathematical modeling of an electric drive; using methods of tuning optimization and regulator synthesis. The technique of synthesis of vector control systems is based on the representation of a non-stationary multi-connected object, which is an AC machine, in the form of a set of stationary subobjects with linear links in the main control channels.
Findings. The study of the work of the subordinate regulation system, which implements the principles of vector control, oriented along the vector of the rotor flux linkage, was carried out. The modeling of the processes as AM excitation, AM start-up at idle speed, nominal load surge, speed reduction was performed. It was found that the synthesized system was characterized by good quality indicators. The overshoot at start does not exceed 5%, the regulation time is 0.4 s, the torque limitation is carried out at a predetermined level. It is proved that oscillatory processes in transient modes with significant torque surges with classical settings of loop regulators can be compensated by introducing artificial cross-links into the control part of the electric drive.
Originality. A system of subordinate regulation of the blood pressure of the grain thrower trimmer conveyor was implemented to set the speed of the grain flow with the aim of throwing grain at a given distance by creating an appropriate ballistic flight trajectory, which ensures a reduction in losses from damage to grain.
Practical value. The structure of the vector control system of a frequency-controlled asynchronous electric drive with additional compensating cross-connections between active and reactive energy control channels is proposed to improve the quality indicators of the system.
Підходи для підвищення точності вимірювання температури тіла людини безконтактними ІЧ термометрами
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Фурманова, Наталія Іванівна; Фарафонов, Олексій Юрійович; Малий, Олександр Юрійович; Піроженко, Олександр Олександрович; Furmanova, N. І.; Farafonov, O. Yu.; Malij, O. Yu.; Pіrozhenko, O. O.
UK: Мета роботи: проаналізувати існуючі підходи вимірювання температури тіла людини, запропонувати підходи для підвищення точності вимірювання.
Методи дослідження: аналітичний, експериментальний.
Отримані результати. У статті розглянуто підходи до підвищення точності вимірювання температури тіла безконтактними інфрачервоними термометрами. Проаналізовано параметри інфрачервоних вимірювачів температури. Запропоновано склад системи для збору статистичної інформації щодо впливу факторів навколишнього середовища на точність вимірювань. Запропоновано програмне забезпечення для проведення досліджень. Наведено статистичні дані вимірювань. Вказано шляхи підвищення точності вимірювань безконтактними інфрачервоними термометрами. Запропоновані математичне та фізичне забезпечення безконтактного вимірювання температури, проведений аналіз параметрів інфрачервоних вимірювачів температури тіла, розроблено систему для отримання статистичної інформації для виявлення факторів впливу, проведено аналіз результатів.
Наукова новизна. Запропоновано уточнену формулу для визначення температури тіла, що містить такі параметри: специфічна стала для окремого пристрою, що залежить від оптичної системи фокусування та поглинаючого матеріалу; ступінь випромінювання об’єкта, що залежить від матеріалу об’єкту, температура якого вимірюється; абсолютна температура об’єкта, що вимірюється; абсолютна температура зовнішнього середовища; відбите випромінювання зовнішнього середовища; абсолютна температура корпусу датчика пірометра.
Практична цінність. В роботі запропоновані рекомендації, що здатні в значній мірі підвищити точність вимірювань при проектуванні систем, що містять інфрачервоні термометри.
EN: Purpose: analyze existing approaches to measuring human body temperature, propose approaches to improve measurement accuracy.
Methodology. analytical, experimental.
Findings. The article considers approaches to improving the accuracy of measuring body temperature with noncontact infrared thermometers. The parameters of infrared temperature meters are analyzed. The composition of the system for collecting statistical information on the influence of environmental factors on the accuracy of measurements is proposed. Research software is offered. Measurement statistics are given. Ways to increase the accuracy of measurements with non-contact infrared thermometers are indicated. Mathematical and physical support of non-contact temperature measurement is offered, the analysis of parameters of infrared body temperature meters is carried out, the system for receiving the statistical information for revealing of factors of influence is developed, the analysis of results is carried out.
Originality. An updated formula for determining body temperature is proposed, which contains the following parameters:
specific constant for a particular device, which depends on the optical focusing system and the absorbing material; the degree of radiation of the object, which depends on the material of the object whose temperature is measured; the absolute temperature of the object being measured; absolute ambient temperature; reflected radiation from the environment; absolute temperature of the pyrometer sensor housing..
Practical value. The paper offers recommendations that can significantly increase the accuracy of measurements in the design of systems containing infrared thermometers.
Особливості польового моделювання електромагнітних процесів тролейного шинопровода
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Коцур, Михайло Ігоревич; Яримбаш, Дмитро Сергійович; Безверхня, Юлія Сергіївна; Дівчук, Тетяна Євгеніївна; Kotsur, M. I.; Yarymbash, D. S.; Bezverkhnya, Yu. S.; Divchuk, T. Ye.
UK: Мета роботи. Дослідження електромагнітних параметрів тролеїв шинопроводу, та верифікація отриманих результатів розрахунку за допомогою просторової (3D) та плоско-паралельної (2D) математичних польових моделей.
Методи дослідження. Дослідження проводилися із застосуванням методів теорії електромагнітного поля, інтерполяції та апроксимації, математичної фізики, скінченних елементів.
Отримані результати. Розроблена математична просторова модель електромагнітних процесів в сталевому тролейному шинопроводі у часовій постановці задачі розподілу електромагнітного поля. Отримані залежності розподілу еквіпотенціальних ліній результуючої z-складової вектору магнітного потенціалу уздовж шинопроводу, а також розподілу результуючої нормальної складової магнітної індукції і напруженості магнітного поля у поперечному (XY) перетині при несинусоїдальному струмі в тролеях шинопровода. Доведено, що уздовж довжини шинопроводу, у поперечному їх перетині, магнітне поле прагне до плоско-паралельної форми. Нев’язка модуля векторного магнітного потенціалу уздовж довжини шинопроводу не перевищує 0,9-1,2%. Для зменшення розмірності задачі, обчислювальних ресурсів та часу на розрахунок, запропонована двомірна плоско-паралельна математична модель у частотній постановці розподілу електромагнітного поля.
Для врахування нелінійних магнітних властивостей сталевих тролеїв запропоновано визначення ефективної кривої намагнічування для нелінійної двовимірної задачі електромагнітного поля шинопровода. Отримані результати верифікації, за розрахованим падінням напруги, підтверджують високу точність розрахунку та достовірність отриманих результатів (похибка не перевищує 1,88%.2,06%) двовимірної моделі у частотній постановці по відношенню до просторової моделі в постановці задачі залежної від часу електромагнітного поля.
Наукова новизна. Запропоновано математичну двомірну модель електромагнітних процесів у частотній постановці задачі розподілу електромагнітного u1087 поля в тролейному шинопроводі, що враховує конструктивні особливості, нелінійність магнітних та електрофізичних властивостей матеріалів, ефекти близькості, поверхневі та зовнішні поверхневі ефекти, вплив гармонійних складових струму на падіння напруги та втрати потужності в процесі електропередачі, яка дозволяє з високою точністю і ефективністю чисельної реалізації визначити параметри тролей шинопроводу для відповідних значень амплітуд та частот віщих гармонік струму.
Практична цінність. Проведена верифікація за розрахованим падінням напруги підтверджуює високу точність розрахунку та достовірність отриманих результатів (похибка не перевищує 1,88%.2,06%) двовимірної моделі у частотній постановці по відношенню до просторової моделі в постановці задачі залежної від часу розподілу електромагнітного поля.
EN: Purpose. Research and analysis trolley busbar’s parameters in condition of higher current harmonic actions, with taking into account the structural features of nonlinearity of magnetic and electrical properties of materials, proximity effects, surface and external surface effects.
Methodology. The researches were carried out using the electromagnetic field theory methods, the electrical circuit theory, mathematical physics, finite elements, interpolation, approximation and regression analysis.
Findings. The mathematical spatial model of electromagnetic processes in a steel trolley busbar in time statement of a problem of distribution of an electromagnetic field is developed. The dependences of the distribution of equipotential lines of the resulting z-component of the magnetic potential vector along the busbar, as well as the distribution of the resulting normal component of magnetic induction and magnetic field strength in the transverse (XY) cross section at non-sinusoidal current in busbar trolleys is obtained. Along the length of the busbar, in their cross section, the magnetic field tends to a plane-parallel shape it is proved. The error of the modulus of the vector magnetic potential along the length of the busbar does not exceed 0.9-1.2%. To reduce the dimension of the problem, computational resources and calculation time, a two-dimensional plane-parallel mathematical model in the frequency setting of the electromagnetic field distribution is proposed. To take into account the nonlinear magnetic properties of steel trolleys, to determine the effective magnetization curve for the nonlinear two-dimensional problem of the electromagnetic field of the busbar it is proposed. The verification results, according to the calculated voltage drop, confirm the high accuracy of the calculation and the reliability of the obtained results (error does not exceed 1.88% 2.06%) of the two-dimensional model in the frequency setting relative to the spatial model in the problem of timedependent electrical -magnetic field is obtained.
Originality. A mathematical two-dimensional model of electromagnetic processes in the frequency formulation of the problem of electromagnetic field distribution in a trolley busbar is proposed, which takes into account design features, nonlinearity of magnetic and electrophysical properties of materials, proximity effects, surface and external surface effects, influence of harmonic current components power transmission, which allows with high accuracy and efficiency of numerical implementation to determine the parameters of the bus trolls for the corresponding values of the amplitudes and frequencies of the frequencies harmonics of the current.
Practical value. Verification of the calculated voltage drop confirms the high accuracy of the calculation and the reliability of the results (error does not exceed 1.88% . 2.06%) of the two-dimensional model in the frequency reference relative to the spatial model in the problem of time-dependent electromagnetic field distribution is performed.