Известия высших учебных заведений. Электромеханика最新文献

{"title":"Сглаживание пиковых нагрузок в частотно-регулируемом электроприводе трамвая с системой хранения энергии на базе суперконденсаторов","authors":"Ю. В. Плотников, Владимир Николаевич Поляков, Алена Александровна Савосина, Дмитрий Андреевич Щербаков","doi":"10.17213/0136-3360-2024-1-21-35","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-21-35","url":null,"abstract":"Рассмотрена проблема снижения пиковых нагрузок на систему энергоснабжения в частотно-регулируемом электроприводе. Показано, что при пусковых режимах работы городского транспорта в условиях слабой контактной сети постоянного тока могут возникать значительные падения напряжения, что негативно отражается на работе других потребителей. Предложено в системе частотно-регулируемого электропривода использовать дополнительный источник питания, включающий в себя блок суперконденсаторов и двунаправленный DC-DC преобразователь с собственной системой автоматического управления. В основе построения системы автоматического управления DC-DC преобразователем для устройства хранения энергии на базе суперконденсаторов лежит теория систем подчиненного регулирования координат. При синтезе регулятора тока для одноконтурной системы использованы методы технической линеаризации нелинейностей объекта управления. Для проверки разработанных алгоритмов управления применены методы математического моделирования на основе структурных схем. Для получения переходных процессов использовано приложение Simulink программного пакета MATLAB. При моделировании системы частотно-регулируемого электропривода трамвая с накопителями электрической энергии не учитывалась дискретность DC-DC преобразователя и преобразователя частоты. В моделях использованы средние значения переменных за период дискретности преобразователя. Рассмотрены несколько вариантов алгоритмов управления для решения задачи ограничения пиковой мощности, потребляемой от контактного источника питания во время пусковых режимов электропривода городского транспорта. Предложен вариант системы накопления энергии, ограничивающий энергопотребление электропривода от контактной линии на заданном уровне, обеспечивая при этом необходимые технологические режимы работы электропривода трамвая. Приведены структурные схемы и алгоритмы управления. Представлены результаты моделирования частотно-регулируемого электропривода трамвая с системой накопления энергии, доказывающие эффективность разработанных алгоритмов управления.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"40 8","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-03-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140375022","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Отечественный опыт разработки, внедрения и эксплуатации, перспективы и области применения вентильных индукторных реактив-ных электродвигателей большой мощности","authors":"Г. К. Птах","doi":"10.17213/0136-3360-2024-1-6-20","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-6-20","url":null,"abstract":"Рассмотрены опыт разработки, внедрения и эксплуатации, а также текущее состояние в области регулируемых вентильных индукторных реактивных электроприводов большой мощности. На основе анализа конструктивных особенностей крупных вентильных индукторных реактивных электродвигателей (ВИРД) показано, что они имеют больше возможностей для дробления мощности с целью снижения фазных токов и токовой нагрузки на полупроводниковые ключи по сравнению с классическими асинхронными и синхронными электрическими машинами. Приведены результаты эксплуатации ВИРД большой мощности (более 1000 кВт) для привода гребного винта морского буксира-спасателя «Виктор Конецкий», 15 км магистрального ленточного конвейера КЛМ-4500, главных механизмов шагающего экскаватора ЭШ 20.90. Представлены результаты разработки ООО «НПП «МИР» опытного образца самого крупного в мире индукторного гребного электродвигателя ИГЭД-15000-107 мощностью 15 МВт и диапазоном частот вращения при постоянстве номинальной мощности 107…142 мин-1, предназначенного для прямого привода винта атомных ледоколов. Изложены результаты заводских в ООО «Электротяжмаш-Привод» и стендовых испытаний в ФГУП «Крыловский государственный научный центр». По результатам заводских испытаний ИГЭД-15000-107 аттестован Российским морским регистром судоходства. Опыт эксплуатации ВИРД большой мощности различного назначения показал их высокую энергоэффективность, особенно в повторно-кратковременных режимах, характерных для транспортной техники и экскаваторов, надёжность и отказоустойчивость, хорошую динамику управления. Обозначены перспективы и предпочтительные области применения ВИРД большой мощности.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"22 12","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-03-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140374780","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Система автоматического регулирования токоприемника, оснащенного внутрипружинными пневмоэлементами в каретках","authors":"Виктор Михайлович Филиппов, Олег Алексеевич Сидоров, Александр Николаевич Смердин, Михаил Сергеевич Михайлов","doi":"10.17213/0136-3360-2024-1-75-81","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-75-81","url":null,"abstract":"Рассмотрена методика выбора уровня статического нажатия для обеспечения минимального износа токосъемных элементов. Регулирование статического нажатия осуществляется за счет использования управляемых подъемных пневмоэлементов. Однако их применение может вызывать пробои пружин кареток и отрывы, что негативно влияет на процесс токосъема. Для оптимизации работы целесообразно использовать управляемые пневмоэлементы в каретках. Описана концепция и принципы работы системы автоматического регулирования токоприемника, оснащенного внутрипружинными пневмоэлементами в каретке. Разработана математическая модель токоприемника, оснащенного системой автоматического регулирования статического нажатия и статической характеристики каретки. Проведенные исследования показали перспективность применения представленной системы автоматического регулирования, позволяющей добиться повышения качества токосъема за счет снижения количества отрывов в скользящем контакте.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"43 22","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-03-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140377059","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Совершенствование модели управления качеством электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сетевой организации с нелинейными нагрузками","authors":"В. В. Чикин, Анатолий Викторович Кузнецов","doi":"10.17213/0136-3360-2024-1-131-140","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-131-140","url":null,"abstract":"Предложены новые подходы к совершенствованию модели управления качеством электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сетевой организации с нелинейными нагрузками. Для достижения цели исследования применены теоретические методы научного исследования, такие как анализ, синтез, абстрагирование и математическое моделирование. Совершенствование модели управления качеством электроэнергии предполагает изменение состава участников правоотношений, новый способ оценки стоимости вредных последствий и новый оплачиваемый технический параметр для определения значений управляющих факторов. Предложена методика расчета и использования надбавок (скидок) к оплате потребляемой электроэнергии за генерацию и потребление токов гармонических составляющих. Оценочный расчет надбавок (скидок) на примере потребителей сетевой организации показал адекватность предложенной методики. На настоящем этапе развития модель управления качеством электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сетевой организации с нелинейными нагрузками нуждается в совершенствовании. Для решения задачи повышения ее эффективности требуется системный подход с привлечением специалистов из различных областей знаний.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"60 16","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-03-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140376667","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Исследование влияния величины и коэффициента мощности нагрузки на абсолютную погрешность расчета совокупных потерь активной мощности в системе электроснабжения","authors":"Вячеслав Сергеевич Ливенцов, Сергей Сергеевич Костинский, Анатолий Иванович Троицкий, Николай Семенович Савелов","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-144-155","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-144-155","url":null,"abstract":"соответствии с разработанными ранее методиками потери активной мощности в системе электроснабжения рассчитываются отдельно в линиях электропередачи и в силовых трансформаторах без учета их взаимного влияния друг на друга, что приводит к погрешности расчета технических потерь в системе электроснабжения. Предложен новый системный подход, подразумевающий рассмотрение электропотребителей и системы электроснабжения как единого комплекса. Выполнены исследования, связанные с оценкой влияния величины и коэффициента мощности нагрузки на величину абсолютной погрешности расчета потерь отдельно по составляющим и по виду оборудования. Описан способ расчета совокупных потерь в системе электроснабжения, новизна которого заключается в том, что рассматривается в целом совокупность элементов системы электроснабжения и нагрузки, связанных общим режимом работы, что позволяет учесть их взаимное влияние друг на друга. Проанализированы совокупности данных об изменении величины коэффициента загрузки силовых трансформаторов и коэффициентов мощности нагрузки, полученных в результате проведенных измерений. На основании выполненных расчетов и приведенных графических зависимостей сделан вывод, что максимальная абсолютная погрешность расчета потерь по разработанному способу незначительно изменяется в заданных диапазонах величины и коэффициента мощности нагрузки. В то же время максимальная абсолютная погрешность расчета величины потерь при использовании способа расчета потерь отдельно по составляющим и по виду оборудования, в тех же диапазонах величины и коэффициента мощности нагрузки, в 1,7 раза больше предлагаемого способа. Если проводить аналогичное сравнение для указанных совокупностей с использованием значений медианы, то применение разработанного способа позволяет уменьшить абсолютную погрешность расчета потерь в 4,5 раза. Разработанный способ позволяет уменьшить величину абсолютной погрешности расчета потерь в элементах системы электроснабжения, по сравнению с использованием расчета отдельно по составляющим технологических потерь и по виду оборудования.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"7 6","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139149433","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Электронная модель механизма отпускного устройства","authors":"Андрей Викторович Большенко, Георгий Евгеньевич Ляшенко","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-105-111","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-105-111","url":null,"abstract":"Рассмотрены способы реализации механизма отпускного устройства комплексов для создания изделий из композиционных материалов. Назначением устройства является стабилизация натяжения материала при смотке с бобины. Данная задача обусловлена требованием технологического процесса создания изделий из композиционных материалов методами намотки и выкладки. Предложен вариант реализации активного отпускного механизма с использованием двигателя постоянного тока, который обеспечивает существенное улучшение характеристик устройства, необходимых в условиях высокой динамики схода материала. В качестве этапа разработки отпускного механизма предложена его электронная модель, позволяющая производить оптимизацию параметров элементов устройства (выбор двигателя и параметров механического компенсатора натяжения, проверка функционирования устройства с заданными параметрами динамики схода материала и т.д.). Проведена валидация разработанной электронной модели отпускного механизма с использованием физического макета устройства.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"12 6","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139149661","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Комбинированный электропривод с автоматической коробкой передач для станков с ЧПУ","authors":"Владимир Михайлович Иванов","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-55-62","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-55-62","url":null,"abstract":"Одним из основных режимов на станках токарной группы является режим обработки с постоянством скорости резания и подачи на оборот шпинделя. Привод главного движения в этом случае работает в режиме постоянства мощности. Известны три основных варианта регулирования скорости шпинделя: бесступенчатое, ступенчатое и комбинированное. Для тяжелых токарных станков наиболее приемлемыми являются два последних варианта, так как они позволяют рационально использовать двигатель по моменту и мощности при обработке крупногабаритных изделий. Однако переключение ступеней автоматической коробки передачи приводит к ударным нагрузкам и отклонению от заданных технологических режимов обработки. Рассмотрена проблема минимизации воздействия ударных нагрузок на процесс резания за счет согласованного управления электроприводом и АКП. На основе функции Хевисайда дано представление муфты сцепления АКП как звена, характеризующего дискретный характер передачи мощности. Приведено математическое описание модели силовой цепи привода шпинделя как трехмассовой структуры, в которой процессы переключения ступеней АКП представлены ключами и параметрическими звеньями. При описании ременной передачи учтено натяжение ремня в виде нелинейного звена, определяющего участки трения покоя и скольжения. Выявленные условия безударного переключения позволили разработать структуру управления регулируемого электропривода с упреждающим изменением скорости по отношению к моментам переключения ступеней передачи. Исследования переходных процессов на имитационной модели торцевой обработки для станка с ЧПУ показали, что влияние переключений ступеней передачи на процесс обработки можно свести к минимуму. Разработанная модель силовой цепи главного привода позволила обобщить основные свойства АКП и ременной передачи. Сформулированы основные требования к задачам управления комбинированным электроприводом для распределенных структур ЧПУ, в которых ядро NC системы и Soft PLC связаны по протоколу на основе сети Ethernet.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"14 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139149925","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Метод повышения помехоустойчивости устройства управления дугогасящим реактором","authors":"Дмитрий Александрович Плотников, Вячеслав Иванович Лачин, Кирилл Юрьевич Соломенцев, Александр Сергеевич Муженко","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-112-117","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-112-117","url":null,"abstract":"Рассмотрена проблема повышения точности настройки дугогасящего реактора за счёт улучшения помехоустойчивости устройства управления. Задача решена таким образом, что свободные колебания в контуре нулевой последовательности сети выделяются путём компенсации помехи с частотой сети, причём компенсационный сигнал формируется усреднением помехи в течение нескольких периодов до возбуждения свободных колебаний. Показано, что в результате среднеквадратичное отклонение случайной (шумовой) составляющей выделенного полезного сигнала уменьшается в 1,3 раза по сравнению с прототипом. Кроме того, в отличие от прототипа, обеспечивается возможность дальнейшего снижения уровня шума путём удлинения усредняемого фрагмента помехи.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"10 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139149700","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Метод определения линейных размеров объектов для электроимпедансной томографии","authors":"Грайр Каренович Алексанян, Николай Иванович Горбатенко, Валерий Викторович Гречихин, Мария Александровна Конько, Антон Михайлович Ланкин, Игорь Михайлович Ланкин","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-98-104","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-98-104","url":null,"abstract":"Разработан аппаратный метод измерения формы и размеров проводящего исследуемого объекта для электроимпедансной томографии, основанный на применении оптических датчиков расстояния, расположенных на двух формах измерительного обруча: круглой и эллипсоидальной. Проведенные экспериментальные исследования метода для пяти форм проводящего исследуемого объекта (квадратной, выпукло-сплюснутой, выпуклой, сплющенной, эллипсоидальной) показали, что погрешности при использовании измерительного обруча в форме круга и эллипса составили 6 и 3 % соответственно. Полученные результаты могут быть использованы при создании электроимпедансных томографов для повышения точности визуальной реконструкции сложных внутренних структур проводящего объекта.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"30 s1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139150508","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Применение универсального программного комплекса ONELAB при проектировании импульсного трансформатора высоковольтного источника питания","authors":"Денис Владимирович Батищев, Иван Владимирович Васюков, Андрей Артурович Гуммель, Александр Валентинович Павленко","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-13-20","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-13-20","url":null,"abstract":"Рассмотрены вопросы расчета индуктивности высоковольтного трансформатора по характеристикам магнитного поля. Проведена оценка возможности использования открытого свободно-распространяемого программного обеспечения ONELAB для расчета параметров статических электромагнитных устройств, принцип действия которых основан на использовании явления электромагнитной индукции. Представленный способ расчета индуктивности импульсного трансформатора ориентирован на создание цифрового двойника моделируемого объекта1, который может быть использован при моделировании процессов в импульсных источниках питания с помощью известных пакетов прикладных программ. Валидация программного обеспечения компьютерного моделирования (ПО КМ) ONELAB выполнена путем сравнения с экспериментальными данными. Оценка результатов расчета выполнена путем сравнения с данными, полученными альтернативным ПО КМ, аналитическим расчетом по эмпирическим формулам и с экспериментальными данными. Результаты сравнения параметров показывают их хорошее согласование. Показана эффективность использования ПО ONELAB для расчета индуктивности на примере расчета индуктивностей обмоток трансформатора высоковольтного импульсного источника питания для электронно-лучевой сварки.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"60 16","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139150615","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}