Електротехніка та електроенергетика - 2021, №4
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/26406
Browse
Recent Submissions
Item Вимірювання крутного моменту для дослідження енергетичних характеристик приводів електромобілей(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Брилистий, В. В.; Назарова, Олена Сергіївна; Осадчий, Володимир Володимирович; Brylystyi, V. V.; Nazarova, O. S.; Osadchyy, V. V.UK: Мета роботи. Розробка вузла вимірювання крутного моменту, у складі лабораторного комплексу для дослідження енергетичних характеристик електроприводів з метою математичного моделювання динамічних режимів роботи приводу електричного транспортного засобу. Методи дослідження . Фізичний експеримент, регресійний аналіз, інтерполяція. Отримані результати. Розроблено вузол вимірювання крутного моменту у складі лабораторного комплексу дослідження енергетичних характеристик приводів електричних транспортних засобів, конструкція якого дозволяє створювати крутний момент на валу досліджуваного двигуна за допомогою навантажувального і вимірювати його тензометричним датчиком сили. Лабораторний стенд разом із розробленим вузлом вимірювання моменту відповідає необхідному діапазону та точності вимірювань. Отримані на стенді експериментальні дані дозволяють визначити залежність споживаної електроприводом енергії від механічної потужності на валу досліджуваного двигуна, що дає можливість аналітично описати досліджуваний привод і провести математичне моделювання в контексті дослідження впливу механічних параметрів на спожиту енергію в динамічних режимах роботи. Наукова новизна. Розроблено спосіб вимірювання крутного моменту на валу двигуна для дослідження енергетичних характеристик приводів електричних транспортних засобів. Вказаний спосіб базується на контактному методі вимірювання, який використовує 2 двигуна (навантажувальний і досліджувальний) та тензометриичний датчик сили, відрізняється від інших конструкцією, що створює момент на валу досліджувального двигуна. Результатом обробки експериментальних даних, отриманих даним способом, є аналітична залежність споживаної приводом енергії від значення механічної потужності на валу, параметрами якої є кутова швидкість і крутний момент двигуна. Зазначена енергетична характеристика приводу дозволяє шляхом математичного моделювання визначити електромеханічні параметри приводу, що мінімізують його енергоспоживання у динамічних режимах роботи. Практична цінність. Запропоновано спосіб вимірювання моменту на валу двигуна, за допомогою якого визначена в аналітичному вигляді залежність енергії, що споживається приводом, від механічної потужності на валу двигуна. Це дозволяє шляхом математичного моделювання знайти електромеханічні параметри системи, що підвищують енергоефективність приводу електричного транспортного засобу. EN: Purpose. Development of a torque measuring unit as part of a laboratory complex for studying the energy characteristics of electric drives for the purpose of mathematical modeling of the dynamic operating modes of an electric vehicle drive. Research methods. Physical experiment, regression analysis, interpolation. Findings. A torque measuring unit has been developed as part of a laboratory complex for studying the energy characteristics of electric vehicle drives, the design of which allows creating a torque on the shaft of the engine under study using a load and measuring it with a strain gauge force sensor. The laboratory stand together with the developed torque measuring unit corresponds to the required range and measurement accuracy. The experimental data obtained at the test bench make it possible to determine the dependence of the energy consumed by the drive on the mechanical power on the shaft of the engine under study, which makes it possible to analytically describe the drive under study and carry out mathematical modeling in the context of studying the influence of mechanical parameters on the consumed energy in dynamic modes of operation. Originality. A method for measuring torque on the motor shaft for studying the energy characteristics of electric vehicle drives has been developed. This method is based on the contact method of measurement, which uses 2 motors (loading and testing) and strain gauge force sensor and differs from others in the design that creates a moment on the shaft of the test motor. The result of processing the experimental data obtained by this method is the analytical dependence of the energy consumed by the drive on the value of the mechanical power on the shaft, the parameters of which are the angular speed and torque of the engine. The specified energy characteristic of the drive makes it possible, by means of mathematical modeling, to determine the electromechanical parameters of the drive, minimizing its energy consumption in dynamic modes of operation. Practical value. A method for measuring the moment on the motor shaft is proposed, with the help of which the dependence of the energy consumed by the drive on the mechanical power on the motor shaft is determined in an analytical form, which allows by mathematical modeling to find the electromechanical parameters of the system that increase the energy efficiency of the drive of an electric vehicle.Item Врахування впливу запиленості поверхні фотоелектричних модулів на генерацію електричної енергії сонячною станцією за допомогою MATLAB(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Шевченко, С. Ю.; Данильченко, Д. О.; Білик, С. Ю.; Потривай, А. Е.; Ковтун, Г. А.; Shevchenko, S. Y.; Danylchenko, D. O.; Bilyk, S. Y.; Potryvai, A. E.; Kovtun, G. A.UK: Мета роботи. Вдосконалення імітаційної моделі сонячної електростанції за допомогою створення блок-моделі врахування запиленості поверхності фотоелектричних модулів при розрахунку ефективності генерації електричної енергії сонячною станцією. Методи дослідження. Використання методів статистичної обробки даних, та моделювання в структурі засобів Matlab. Отримані результати. Створено математичну модель, яка дозволяє враховувати вплив запиленості поверхні фотоелектричних модулів на ефективність генерації електричної енергії сонячною станцією. Модель перевірено на реальному об’єкті та доведено точність моделювання. Наукова новизна. Наукова новизна полягає в створенні математичних моделей, що описують вплив запиленності поверхні фотоелектричних модулів на ефективність генерації сонячної станції на основі закону Бугера-Ламберта-Бера, розроблено блоки впливу опадів на запиленість та скорегована швидкість накопичення пилу шляхом урахування вологості повітря. Практична цінність. Отримані результати допоможуть підвищити точність моделювання всіх типів фотоелектричних систем. Ці моделі можна використовувати як формування комерційних пропозицій з більш точними графіками генерації електричної енергії, що може значно підвищити точність вибору встановленої потужності обладнання. EN: Purpose. Improving the simulation model of a solar power plant by creating a block model for accounting for dustiness of the surface of photovoltaic modules when calculating the efficiency of electric power generation by a solar power plant. Methodology. Use of statistical data processing methods and modeling in the structure of Matlab tools. Findings. A mathematical model was created, which made it possible to take into account the influence of dustiness of the surface of photovoltaic modules on the efficiency of electric power generation by a solar power station. The model was tested on the real object and the accuracy of modeling was proved. Originality. The scientific novelty is to create mathematical models that describe the effect of dust on the surface of photovoltaic modules on the efficiency of solar station generation based on the Bouguer-Lambert-Behr law, the blocks of precipitation influence on dust were developed, and the rate of dust accumulation was corrected by taking into account the air humidity. Practical value. The obtained results will help to improve the accuracy of modeling of all types of photovoltaic systems. These models can be used as the formation of commercial proposals with more accurate schedules of electric power generation, which can significantly increase the accuracy of the choice of rated capacity of equipment.Item Анізотропний метадіелектричний перетворювач(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Ащеулов, А. А.; Дерев’янчук, М. Я.; Лавренюк, Д. О.; Ashcheulov, A. A.; Derevianchuk, M. Ya.; Lavreniuk, D. O.UK: Мета роботи. Дослідження особливостей перетворення енергії електричного поля анізотропним метасередовищем при від’ємному значенні діелектричної проникності в одному з обраних головних кристалографічних напрямків. Методи дослідження. Проведено дослідження із застосуванням методів фізико-математичного моделювання анізотропного метадіелектричного перетворювача; з використанням методів оптимізації функції залежності коефіцієнта перетворення m, анізотропного метадіелектричного перетворювача, від кута α між однією з кристалографічний осей і ребром пласитини а, при фіксованих коефіцієнтах анізотропії метадіелектричного матеріалу. Отримані результати. Вперше досліджено особливості перетворення електричного поля анізотропним метасередовищем при від’ємному значенні діелектричної проникності в одному з обраних головних кристалографічних напрямків. Установлено, що у момент прикладання до верхньої та нижньої гранейaxb анізотропної метадіелектричної пластини, яка є основою анізотропного метадіелектричного перетворювача, деякої різниці потенціалів ΔU призводить до поляризації її об’єму та виникнення як поздовжньої E, ||так і поперечної E? складових вихрового електричного поля. Така ситуація веде до аксіального згортання її внутрішнього поля, яка у свою чергу зумовлює появу мікровихорів електричного поля, що подаються виразом rotE=ω, де ω – кругова частота обертання мікровихору, а знаки «+» та «–» – позначають напрямок його обертання. Такі аксіальні електричні мікровихори є ефективним механізмом, що перекачує енергію між фізичним вакуумом і в нашому випадку, анізотропною метадіелектричною пластиною переретворювача. Проведено аналіз залежності коефіцієнта перетворення m цього середовища від значення анізотропії K=ε11/ε22. Дослідження продемонстрували, що у інтервалі 01. Зазначимо, що в окремих випадках спостерігається аномальне зростання згадуваного коефіцієнта. Наукова новизна. З використанням уявлень вихрової електродинаміки запропоновано механізм енергетичної взаємодії між вихровим електричним полем анізотропного метасередовища та фізичним вакуумом. Практична цінність. Запропоновано модель оригінальної конструкції анізотропного метадіелектричного перетворювача. Визначено області його практичного використання у вигляді генераторів електрики, тепла та холоду, отримано розрахункові вирази для їх коефіцієнта корисної дії, що знаходиться в інтервалі η=0,5/0,98, а температура охолодження може досягати температури рідкого гелію. EN: Purpose. Investigation of the peculiarities of the electric field energy conversion by an anisotropic meta-medium with a negative value of the dielectric constant in one of the selected main crystallographic directions. Methodology. Research was carried out using methods of physical and mathematical modeling of anisotropic metadielectric converter; using methods to optimize the function of the dependence of the conversion factor m, anisotropic metadielectric converter, on the angle ? between one of the crystallographic axes and the edge of the platinum a, at fixed anisotropy coefficients of metadielectric material. Findings. For the first time, the peculiarities of the electric field transformation by an anisotropic meta-medium with a negative value of the dielectric constant in one of the selected main crystallographic directions were studied. It is established that at the moment of application to the upper and lower faces axb of the anisotropic metadielectric plate, which is the basis of the anisotropic metadielectric converter, some potential difference ?Uleads to polarization of its volume and the emergence of both longitudinal E|| and transverse E?components of the vortex electric field. This situation leads to axial folding of its internal field, which in turn causes the appearance of micro-vortices of the electric field, given by the expression rotE=?, where ? - the circular time of rotation of the micro-vortex, and signs "+" and "-" - indicate the direction of its rotation. Such axial electric micro vortices are an efficient mechanism that pumps energy between the physical vacuum and, in our case, the anisotropic metadielectric plate of the transducer. The dependence of the transformation coefficient m of this medium on the value of anisotropy K=?/? is analyzed. Studies have shown that in the interval 01. Note that in some cases there is an abnormal increase in the coefficient. Originality. Using the representations of vortex electrodynamics, the mechanism of energy interaction between the vortex electric field of an anisotropic metaenvironment and the physical vacuum is proposed. Practical value. A model of the original design of an anisotropic metadielectric converter is proposed. Areas of its practical use in the form of generators of electricity, heat and cold are determined, calculated expressions for their efficiency are in the range ? = 0.5 / 0.98, and the cooling temperature can reach the temperature of liquid helium.Item Магнитное поле трансформатора тока(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Шевченко, В. П.; Бабийчук, О. Б.; Шевченко, В. П.; Бабійчук, О. Б.; Shevchenko, V. P.; Babiychuk, I. B.RU: Цель работы. Разработка на основе детального анализа распределения магнитного поля в несимметричных конструкциях ТТ схемы замещения и составление математической модели расчета погрешностей применительно к многодиапазонному встроенному ТТ с тороидальной МС и одновитковой первичной обмоткой при различном заполнении МС витками вторичной обмотки. Методы исследования. Экспериментальное исследование распределение магнитного поля в тороидальном трансформаторе тока и погрешностей трансформатора Полученные результаты. Разработаны схемы замещения трансформатора тока, адекватно отражающие распределение магнитного поля в магнитопроводе трансформатора и математическая модель расчета погрешностей. Научна новизна. По результатам моделирования в FEMM и экспериментальных исследований определен характер распределения магнитного поля при частичном заполнении магнитопровода витками вторичной обмотки, разработаны схемы замещения трансформатора тока. Практическая ценность. Разработана математическая модель расчета распределения магнитного поля в магнитопроводе и погрешностей трансформатора, на основании которой составлена программа расчета погрешностей трансформаторов тока . UK: Мета роботи. Розробка на основі детального аналізу розподілу магнітного поля в несиметричних конструкціях ТТ схеми заміщення і складання математичної моделі розрахунку похибок стосовно багатодіапазонного вбудованого ТТ з тороїдальною МС і одновитковою первинною обмоткою при різному заповненні МС витками вторинної обмотки. Методи дослідження. Експериментальне дослідження розподіл магнітного поля в тороїдальному трансформаторі струму та похибок трансформатора Отримані результати. Розроблено схеми заміщення трансформатора струму, адекватно відображають розподіл магнітного поля в магнітопроводі трансформатора і математична модель розрахунку похибок. Наукова новизна. За результатами моделювання у FEMM та експериментальних досліджень визначено характер розподілу магнітного поля при частковому заповненні магнітопроводу витками вторинної обмотки, розроблено схеми заміщення трансформатора струму. Практична цінність. Розроблено математичну модель розрахунку розподілу магнітного поля в магнітопроводі та похибок трансформатора, на підставі якої складено програму розрахунку похибок трансформаторів струму. EN: Purpose. Development of equivalent circuits based on a detailed analysis of the magnetic field distribution in asymmetric CT structures and drawing up a mathematical model for calculating errors in relation to a multi-range built-in CT with a toroidal MC and a single-turn primary winding with different filling of the MC with turns of the secondary winding. Methodology. Experimental study of the magnetic field distribution in a toroidal current transformer and transformer errors Findings. The equivalent circuits of the current transformer, which adequately reflect the distribution of the magnetic field in the magnetic circuit of the transformer and a mathematical model for calculating the errors, were developed. Originality. Based on the results of modeling in FEMM and experimental studies, the nature of the distribution of the magnetic field with partial filling of the magnetic circuit with turns of the secondary winding was determined, and equivalent circuits of the current transformer were developed. Practical value. A mathematical model was developed for calculating the distribution of the magnetic field in the magnetic circuit and the transformer errors, on the basis of which a program for calculating the errors of current transformers was compiled.