Електротехніка та електроенергетика - 2016, №1
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27584
Browse
Recent Submissions
Item Дослідження режиму синхронного генератора когенераційної установки при паралельній та автономній роботі з урахуванням явища насичення магнітної системи генератора(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Чередник, Н. Г.; Бялобржеський, О. В.; Сherednyk, N. G.; Bialobrzeski, O. V.UK: Зважаючи на порівняно невисоку потужність генераторів когенераційних установок та їх роботу паралельно з мережею, потужність якої може перевищувати потужність машини, виникає ряд задач пов’язаних з перерозподілом потоків енергії у результуючій схеміза умов несиметрії навантаження. Цей перерозподіл, як показано в роботі, призводить до зміни якісних показників функціонування як генератора, так і системи електропостачання. На підставі аналізу відомих прийомів щодо відображення процесів насичення сталі магнітної системи синхронної машини, з використанням теорії електричних машин, з урахуванням несиметрії навантаження розроблено модель синхронного генератора. В пакеті візуального програмування виконано моделювання системи електроспоживання малого промислового підприємства в складі якої використовується синхронний генератор. Проведено серію експериментів з імітацією роботи синхронного генератора,з урахуванням насичення сталі,на комплексне навантаження паралельно з мережею та автономно. В результаті аналізу часових залежностей параметрів режиму встановлено вплив несиметрії на динамічні показники параметрів режиму та відмічено суттєвий вплив несиметрії при паралельній роботі з системою електропостачання. Отримані результати можуть бути використані при побудові систем керуванняDespite the relatively low power generators and cogeneration plants they work in parallel with the network, the power of which can exceed the capacity of the machine, there are a number of problems associated with the redistribution of energy flows in the resulting pattern when unbalanced load. This redistribution, as shown in the work, resulting in a change of quality indicators of the functioning of the generator and the electrical system. Based on the analysis of the known methods to repel saturation processes steel magnetic synchronous machine system, using the theory of electrical machines, developed a model of a synchronous generator, taking into account the load unbalance. The package of visual programming simulated power system of small industrial enterprises, in which the composition is used synchronous generator. A series of experiments with simulation of the synchronous generator, taking into account the saturation of steel, a load in parallel with a comprehensive network and autonomously. As a result of analysis of time dependencies mode settings established the influence of asymmetry on the dynamic performance mode parameters and observed a significant impact of asymmetry in parallel operation with the power supply system. The results can be used in the construction of the drive control system of the machine under load unbalance. збудженням машини в умовах несиметрії навантаження. EN:Item Модель розрахунку миттєвих параметрів режиму системи тягового електропостачання при русі електровозу(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Слободенюк, Ю. О.; Бялобржеський, О. В.; Slobodenjuk, Yu. O.; Bialobrzeski, O. V.UK: На підставі аналізу моделей розрахунку електричних параметрів режиму систем тягового електропостачання виявлені недоліки пов’язані з дискретністю розрахунку та складнощами використання при несинусоідальних струмах, що властиво сучасним тяговим комплексам з напівпровідниковими перетворювачами. Метою роботи було створення безперервної моделі розрахунку миттєвих параметрів системи електропостачання з розрахунком параметрів якості електроенергії. З використанням методів теорії електротехніки розроблена модель безперервного розрахунку миттєвих параметрів режиму систем тягового електропостачання, відрізняється від тих, які використовувались раніше тим, що вихідними даними є не середні значення, а попередньо визначені миттєві значення струму і швидкості електровозу. Модель на відміну від аналізованих не має великої дискретності розрахунків, що значно підвищує якість розрахунку при різкій зміні між різними режимами роботи електровозів та інформативність при розрахунку показників якості електроенергії. Реалізована можливість у безперервному режимі для всього інтервалу моделювання на підставі місця розташування електровозів, які рухаються, розраховувати розподіл падіння напруги, втрат потужності та коефіцієнт несинусоідальності напруги для кожного з електровозів у місці контакту. EN: Based on the methods of analysis for calculating the electrical parameters of the mode of the traction power supply systems identified deficiencies related to the readability of the calculation and use of non-sinusoidal currents difficulties in that peculiar modern traction complexes with semiconductor converters. Using the methods of electrical engineering theory developed a model for calculating a continuous instantaneous mode parameters of the traction power supply systems, is different from the calculation methods that have been used previously by the fact that the original data is not averages, and pre-defined instantaneous values of electric current and speed. The model, in contrast to these methods is not large discreteness calculations, which greatly improves the quality of the calculation of the sudden change between the different modes of operation of electric and informative value in the calculation of power quality. The possibility of continuous operation for the entire simulation interval based on the location of the place of electric locomotives that move count distribution of voltage drop, loss of power and non-sinusoidal voltage coefficient for each of the electric contacts in place.Item Системи антипомпажного керування відцентровим компресором(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Цабенко, Марина Володимирівна; Tsabenko, M. V.UK: Стаття присвячена дослідженню антипомпажних систем захисту та математичному моделюванню систем газоперекачувальних агрегатів на базі відцентрових компресорів з використанням антипомпажного клапана або байпасуванням, та змішаною системою захисту. Проведено огляд існуючих систем антипомпажного захисту газоперекачувальних агрегатів, який дозволив виявити ряд недоліків при використанні антипомпажного клапану або системи байпасування. Запропонована змішана система антипомпажного захисту з одночасним використанням антипомпажного клапану та системи байпасування. Запропонована послідовність роботи змішаної системи антипомпажного захисту. Наведена структурна схема електромеханічної системи відцентровий компресор – антипомпажний клапан – двигун постійного струму з системою автоматичного керування. Отримані перехідні процеси з використання антипомпажного клапану, байпасування, та змішаної антипомпажної системи. Наведені висновки, які підкреслюють актуальність проведених досліджень та підвищення енергоефективності антипомпажної системи захисту відцентрових компресорів. EN: The article investigates the anti-surge protection systems and mathematical modeling of systems of gas compressor units on the basis of centrifugal compressors with anti-surge valve or baypass, and a mixed protection system. The review of existing systems, surge protection of gas compressor units, which revealed a number of shortcomings when using anti-surge valve or baypass system. The proposed mixed system of surge protection with simultaneous use of surge valve and baypass system. The proposed sequence of the mixed system of surge protection. The above block diagram of an electromechanical system centrifugal compressor – anti-surge valve - direct current motor with an automatic control system. Obtained by use of transient surge valve baypass and mixed anti-surge system. These conclusions underline the relevance of the research and energy efficiency centrifugal compressor anti-surge protection system.Item Оптимальное и квазиоптимальное энергосберегающее управление положением частотнорегулируемого асинхронного двигателя(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Волков, В. О.; Волков, В. О.; Volkov, V. A.RU: Статья посвящена разработке и исследованию оптимального энергосберегающего управления положением ЧРАД при малых перемещениях, с помощью которого бы обеспечивалась минимизация общих электромагнитных потерь энергии в этом двигателе при данном режиме позиционирования. С использованием метода вариационного исчисления предложены оптимальное и квазиоптимальное виды энергосберегающего управления положением частотнорегулируемого асинхронного двигателя (ЧРАД), которые обеспечивают минимизацию основных электромагнитных потерь энергии (ОЭПЭ) данного двигателя при отработке произвольного значения малого перемещения вала за требуемое время. Получены для предложенных видов энергосберегающего управления аналитические зависимости для изменения положения и скорости от времени, а также для определения максимального значения скорости двигателя. Выполнены расчеты от времени процессов изменения: положения, скорости, электромагнитного момента, модуля обобщенного вектора статорного тока, общих электромагнитных потерь мощности и ОЭПЭ двигателя, – соответствующих предложенным оптимальному и квазиоптимальному энергосберегающим видам управления. Проведено сравнение между собой предложенных и известных (с параболической и линейной зависимостями изменения скорости от времени) видов энергосберегающего управления положением при малых перемещениях ЧРАД. Предложенные оптимальное и квазиоптимальное энергосберегающие виды управления положением рекомендуются для применения в позиционных частотнорегулируемых асинхронных электроприводах (например, на подъемно – транспортных механизмах и поворотных платформах, в городском и железнодорожном электротранспорте и др.). UK: Стаття присвячена розробці й дослідженню оптимального енергозберігаючого керування положенням ЧРАД при малих переміщеннях, за допомогою якого б забезпечувалася мінімізація загальних електромагнітних втрат енергії в цьому двигуні при даному режимі позиціонування. З використанням методу варіаційного числення запропоновані оптимальне і квазіоптимальне види енергозберігаючого управління становищем частотнорегульованого асинхронного двигуна (ЧРАД), які забезпечують мінімізацію основних електромагнітних втрат енергії (ОЕВЕ) даного двигуна при відпрацюванні довільного значення малого переміщення вала за необхідний час. Отримано для запропонованих видів енергозберігаючого управління аналітичні залежності для зміни положення і швидкості від часу, а також для визначення максимального значення швидкості двигуна. Виконано розрахунки від часу процесів зміни: положення, швидкості, електромагнітного моменту, модуля узагальненого вектора статорного струму, загальних електромагнітних втрат потужності і ОЕВЕ двигуна, – відповідних запропонованим оптимальному і квазіоптимальному енергозберігаючим видам управління. Проведено порівняння між собою запропонованих і відомих (з параболічної і лінійної залежностями зміни швидкості від часу) видів енергозберігаючого управління становищем при малих переміщеннях ЧРАД. Запропоновані оптимальне і квазіоптимальне енергозберігаючі види управління становищем рекомендуються для застосування в позиційних частотнорегульованих асинхронних електроприводах (наприклад, на підйомно-транспортних механізмах і поворотних платформах, в міському та залізничному електротранспорті і ін.). EN: The article is devoted to developing and researching the best energy-saving control position FCIM with small movements with the help of which would be provided to minimize the total electromagnetic energy losses in the engine when this positioning mode. Using the method of the calculus of variations to offer optimal and quasi-optimal types of energy-saving variable frequency control the position of the induction motor (FCIM), which provide basic minimization of electromagnetic energy loss (BEEL) of the engine when developing an arbitrary value of a small displacement of the shaft in the required time. Obtained for the proposed types of energy-saving control analytical dependencies to change the position and speed of the time, as well as to determine the maximum value of the engine speed. Calculations of the time change process: position, speed, electromagnetic torque, modulus of the generalized vector of the stator current, general electromagnetic power loss and engine BEEL – relevant proposals and quasi optimal energy-saving type of control. A comparison between a proposed and known (parabolic and linear dependence of the velocity on the time change) types of energy-saving position control with small movements FCIM. Proposed optimal and quasi-optimal types of energy-saving position control are recommended for use in positional variable frequency asynchronous electric drive (for example, lifting-transport mechanisms and rotary platforms, urban and railway electric transport, etc..).Item Особливості визначення параметрів короткого замикання силових трансформаторів засобами польового моделювання(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Яримбаш, Дмитро Сергійович; Яримбаш, Сергій Тимофійович; Дівчук, Тетяна Євгеніївна; Килимник, Ірина Михайлівна; Yarymbash, D. S.; Yarymbash, S. T.; Divchuk, T. E.; Kylymnyk, I. M.UK: Представлено застосування методу кінцевих елементів для визначення параметрів короткого замикання силового трансформатора в структурі засобів FEMM. Здійснено врахування особливостей конструктивної будови активної частини трансформатора, розподілу електрорушійних сил обмоток, впливів нелінійних електрофізичних властивостей магнітних систем, баку трансформатора, пресуючих кілець і балок обмоток на енергію магнітного поля. Розрахунок параметрів короткого замикання трансформатора проведено на основі математичної моделі електромагнітного поля в формулюваннях векторного магнітного потенціалу для синусоїдальних струмів в обмотках і фазових зсувів. Підвищення точності визначення енергії магнітного поля, потокозчеплень і індуктивностей обмоток забезпечено розрахунками дискретних масивів просторового розподілу індукції магнітного поля у визначений момент часу. Адекватність моделі, достовірність і точність розрахунків доведено порівнянням із даними класичної методики і експериментальними даними випробування в режимі короткого замикання. Показано, що застосування засобів польового моделювання дозволило зменшити похибку розрахунків майже в 2–3 рази. EN: A metod of final elements for defining the parameters of the power transformer short circuit in FEMM structure is introduced. The peculiarities of the structural construction of the transformer active part, distribution of winding electromotive force, the impact of non-linear electrophysical features in magnetic systems, transformer tank, pressing rings and winding beams on magnetic field energy were taken into account. Computation of transformer circuit parameters is realized on the basis of electromagnetic field mathematical model in the vector magnetic potential formulation for sinusoidal current in windings and phase shifts. Improving accuracy of magnetic field energy, interlinkage and winding inductance was provided by calculation of discrete arrays of dimensional distribution of the magnetic induction field in certain time moment. Model adequacy, computation reliability and accuracy are proved by comparison with classic techniques data and test experimental data in short-circuit conditions. It was proved that application of the field modeling tools allowed to reduce computation error nearly by 2–3 times.Item Вплив складу і морфології конденсаторних полімерних плівок на термостабільність їх короткочасної електричної міцності(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Малюшевська, А. П.; Топоров, С. О.; Malyushevskaya, A. P.; Toporov, S. O.UK: Здійснення сукупності цілеспрямованих дій щодо підвищення рівня розвитку сучасної електротехніки та електроізоляційних матеріалів потребує чітких уявлень про природу й характер деструктивних процесів у діелектрику. В роботі вперше вивчено термостабільність компонентів поліпропіленово-поліетилентерефталатного просоченого діелектрика в ході їх термостимульованої взаємодії. Запропоновано і обгрунтовано критеріальні параметри, що дозволяють достовірно оцінювати термостабільність експлуатаційних властивостей конденсаторних полімерних плівок. Проаналізовано зміну короткочасної електричної міцності поліпропіленової і поліетилентерефталатної плівок в результаті термостаріння в середовищі трансформаторного масла. Виявлено вплив морфологічних особливостей поверхні плівки на термостабільність плівкового просоченого діелектрика. Отримані результати є засадами для розробки комплексних заходів, що спрямовані на підвищення працездатності маслонаповненого електротехнічного обладнання з полімерним діелектриком, а саме методики вхідного контролю полімерного плівкового матеріалу, наприклад, для виробництва силових конденсаторів. EN: The implementation of purposeful actions set with the view of the level of modern electronics’ and electrical insulating materials’ development increasing requires a clear understanding of the nature and character of destructive processes in the dielectric. The thermal stability of the components of impregnated polypropylene – polyethyleneterephthalate dielectric system during their thermally stimulated interaction was studied in the work for the first time. The criterion parameters are proposed and validate, allowing to estimate reliably the stability of operational properties of capacitors’ polymer films of film impregnated dielectric systems – short-term electric strength of the film and the coefficient of the relative light transmission of electrical insulating liquids. Changes of short-term electric strength of polypropylene and polyethyleneterephtalate films are analyzed during their thermoaging in the petroleum oils medium. Statistically reliable data on the form of the kinetic dependences of polymer films’ short-term electric strength are obtained. The influence of morphological features of the film’s surface on the thermal stability of a film, impregnated with a dielectric liquid, is established. Higher thermal stability of operational properties of the impregnated film dielectric system, based on the one of the investigated polymer films is projected reasonably. The obtained results are the basis for the development of complex procedure aimed at the improving the operability of oil-filled electrical equipment with polymeric dielectric, namely the method of entrance control of polymer film material, for example, for the production of power capacitors.Item Определение оптимальной частоты коммутации вентилей преобразователя по схеме частотно-токового асинхронно-вентильного каскада(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Коцур, Михаил Игоревич; Коцур, Игорь Михайлович; Андриенко, А. А.; Андриенко, Д. С.; Коцур, Михайло Ігоревич; Коцур, Ігор Михайлович; Андрієнко, А. А.; Андрієнко, Д. С.; Kotsur, М. I.; Kotsur, I. M.; Andrienko, A. A.; Andrienko, D. S.RU: статье рассматривается вопрос повышения энергоэффективности систем электропривода путем определения оптимального значения регулировочного параметра преобразователя, обеспечивающего максимальный коэффициент полезного действия системы электропривода на примере частотно-токового асинхронно-вентильного каскада. Цель работы заключается в разработке простой в реализации методики определения оптимальной частоты коммутации силовых ключей преобразователя в виде аналитических выражений при которой выполняется условие минимизации потерь в электроприводе. Объектом исследования являются электромагнитные процессы преобразовании энергии в системе двигатель-преобразователь. Предметом исследования является электропривод по схеме частотно-токового асинхронно-вентильного каскада. Приведена методика расчета потерь как в двигателе, так и в силовых элементах преобразователя. Определена целевая функция суммарных потерь в электроприводе в зависимости от частоты коммутации силовых ключей и коэффициентов гармонических искажений токов статора и ротора асинхронного двигателя. Целевая функция суммарных потерь в электроприводе преобразована к однокритериальной зависимости (частоты коммутации силовых ключей преобразователя). С помощью имитационного моделирования выполнен расчет потерь в электроприводе, с учетом особенностей электромагнитных и энергетических процессов для данного класса электропривода, который подтвердил адекватность предложенного упрощенного способа определения оптимальной частоты коммутации силовых ключей в преобразователе. Предложена методика определения оптимальной частоты коммутации силового ключа, которая может быть применена при наладочных работах преобразователей, инженерном проектировании электропривода различных классов и режимов работы. UK: У статті розглядається питання підвищення енергоефективності систем електроприводу шляхом визначення оптимального значення регулювального параметра перетворювача, що забезпечує максимальний коефіцієнт корисної дії системи електроприводу на прикладі частотно-струмового асинхронно-вентильного каскаду. Мета роботи полягає в розробці простій в реалізації методики визначення оптимальної частоти комутації силових ключів перетворювача у вигляді аналітичних виразів при якій виконується умова мінімізації втрат в електроприводі. Об’єктом дослідження є електромагнітні процеси перетворення енергії в системі двигун-перетворювач. Предметом дослідження є електропривід за схемою частотно-струмового асинхронно-вентильного каскаду. Наведено методику розрахунку втрат як в двигуні, так і в силових елементах перетворювача. Визначено цільову функцію сумарних втрат в електроприводі в залежності від частоти комутації силових ключів та коефіцієнтів гармонійних спотворень струмів статора та ротора асинхронного двигуна. Цільова функція сумарних втрат в електроприводі була перетворена до однокритеріальної залежності (частоти комутації силових ключів перетворювача.) За допомогою імітаційного моделювання виконано розрахунок втрат в електроприводі з урахуванням особливостей електромагнітних та енергетичних процесів для даного класу електроприводу, який підтвердив адекватність запропонованого спрощеного способу визначення оптимальної частоти комутації силових ключів в перетворювачі. Запропонована методика визначення оптимальної частоти комутації силового ключа, котра може бути застосована при налагоджувальних роботах перетворювачів, інженерному проектуванні електроприводу різних класів та режимів роботи. EN: The article discusses the issue of increasing the energy efficiency of electric drive systems by determining the optimum value of the adjusting parameter converter, providing maximum efficiency of the drive system on the example of a frequency-current asynchronous gate cascade. The aim work is to develop easy to implement methods for determining the optimum switching frequency of the power switches of the converter in the form of analytical expressions with which the condition of minimization of losses in the drive. The object of investigation is the process of converting electromagnetic energy in the motor-converter system. The subject of this investigation is frequency-current asynchronous-gate cascade drive system. The methods of calculation of the losses in the AC motor and the power converter elements are considered. The objective function of total losses in the electric drive system, depending on the switching frequency of the power switches and the total harmonic distortion of the stator and rotor currents AC motor are determined. As a result, the objective function of total losses in the electric drive system has been converted into the form of a single variable, depending only on the frequency switching keys of the power converter. With the help of the simulation of the losses in the drive control system, which based peculiarities of electromagnetic and energetic processes in this class drive system are calculated. The adequacy of the calculation of the proposed simplified method to determine the effective frequency of power switches in the converter are confirmed. The proposed method of the determining the optimal frequency switching of the power switchers can be applied to engineering design and commissioning of the converter depending on the class and modes of operation of the drive control system.