Известия высших учебных заведений. Электромеханика最新文献

{"title":"Электромагнитные процессы в универсальном полупроводниковом преобразователе для транспортных бортовых систем хранения электрической энергии","authors":"Борис Николаевич Лобов, Станислав Алексеевич Теличенко, Виктор Валерьевич Никитин, Павел Григорьевич Колпахчьян, А. М. Евстафьев","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-118-127","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-118-127","url":null,"abstract":"Применение бортовых накопителей энергии в составе тяговых электрических передач подвижного состава позволяет существенно повысить энергетическую эффективность транспортных средств. Важным элементом транспортной энергосистемы, совмещающим работу систем хранения энергии и потребителей, обеспечивающих тяговые и вспомогательные нужды, являются полупроводниковые преобразователи. Проанализированы электромагнитные процессы и выведены основные расчетные соотношения универсального двунаправленного полупроводникового DC-DC преобразователя, предназначенного для применения в составе гибридных тяговых энергетических установок подвижного состава. При анализе электромагнитных процессов в двунаправленном преобразователе использованы методы теории электрических цепей. Выполнен анализ электромагнитных процессов в универсальном двунаправленном преобразователе, работающем в повышающем, понижающем и повышающе-понижающем режимах. Получены расчетные соотношения, позволяющие определить параметры всех основных элементов силовой схемы преобразователя.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"11 14","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139148397","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":"Модифицированный алгоритм диагностирования оборудования ветроэнергетической установки","authors":"Дамир Михайлович Кочеганов, Артём Владимирович Серебряков, А.С. Стеклов","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-173-181","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-173-181","url":null,"abstract":"Предложена новая модификация алгоритма диагностирования электротехнического оборудования, направленная на сокращение количества проверок, необходимых для установления места возникновения неисправности, которая заключается в распознавании и классификации неполных последовательностей результатов проверок при помощи нейронной сети. В качестве объекта диагностирования рассмотрена ветроэнергетическая установка малой мощности (10 кВА), состоящая из ветровой турбины с горизонтальной осью вращения, синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов и трехфазно-трехфазного преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Рассмотрена проблема исследования сокращения затрат времени и ресурсов, необходимых для определения места возникновения неисправности и состояния оборудования ветроэнергетической установки. В качестве основного метода исследования использован графоаналитический метод построения алгоритма диагностирования, а также среда имитационного моделирования MatLab для создания и проверки работоспособности нейронной сети. Разработан алгоритм диагностирования оборудования ветроэнергетической установки и подготовлена нейронная сеть, позволяющая распознавать и классифицировать неполные последовательности результатов проверок. В рассмотренном случае нейронная сеть верно распознала и классифицировала 84,1 % неполных последовательностей проверок. Результаты исследования показали, что подготовленная нейронная сеть позволяет верно распознавать и классифицировать долю неполных последовательности проверок, давая возможность в случае верной классификации прогнозировать место возникновения неисправности без выполнения полного объема проверок, уменьшая затраты времени и ресурсов при диагностике технического состояния электрооборудования.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"39 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139149791","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":"Выбор по нагреву проводников и электрооборудования электрических сетей при случайной электрической нагрузке","authors":"А. А. Булгаков, Эдуард Григорьевич Куренный","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-167-172","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-167-172","url":null,"abstract":"На примере сети электроснабжения со случайной электрической нагрузкой рассмотрена задача выбора объектов электроустановок по нагреву. Средняя температура перегрева вычислена путём умножения коэффициента теплоотдачи проводника на квадрат эффективного тока. Для уменьшения объёма вычислений по ней определен диапазон двух соседних постоянных времени нагрева (ПВН), в котором априори находится расчётная ПВН. Разработан метод выбора сечения проводников по нагреву при случайной электрической нагрузке без противоречащей физике задачи допущений. Задача нагрева решена путём имитации двух ансамблей случайных реализаций температуры. Статистические функции распределения определены по сечениям ансамблей в установившемся режиме. По ним вычислены инерционные максимумы температуры (ИМТ) с заданной интегральной вероятностью. Для нахождения расчётной ПВН по координатам границ диапазона осуществлена аппроксимация зависимости от ПВН инерционных максимумов температуры. Чтобы избежать итераций, предложено искомую ПВН однозначно определить как абсциссу точки пересечения ИТМ-характеристики с горизонталью допустимой температуры. Расчётная токовая нагрузка вычислена по расчётной температуре. Найдены коэффициенты запаса выбранного проводника по температуре, току и тепловому износу изоляции. Полученные результаты могут быть использованы для тестирования существующих, а также разработки физически обоснованных методов расчёта электрических нагрузок.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"43 8","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139150321","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":"Методика расчета мощности фотоэлектрических панелей для объектов микрогенерации","authors":"Сергей Владимирович Митрофанов, Вячеслав Владимирович Петров","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-80-85","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-80-85","url":null,"abstract":"Анализ последних законодательных актов Российской Федерации, касающихся возобновляемой энергетики, показал, что в настоящее время возможно подключение объектов микрогенерации в общую систему электроснабжения. Перспективное направление – развитие солнечной энергетики как в промышленных масштабах, так и в индивидуальном использовании физическими лицами, что требует оценки экономической эффективности. Разработана методика расчета мощности солнечной электростанции для электроснабжения частного жилого дома, представлен расчет нагрузок дома с целью оценки объема электропотребления электроприемниками. Выполнен расчет требуемой мощности сетевой солнечной электростанции, подключаемой к системе электроснабжения жилого дома. Приведены две методики расчета нагрузок жилого дома. Среднемесячные значения солнечной инсоляции за последние 20 лет приняты из открытых источников в месте установки солнечной станции. Вырабатываемая электроэнергия солнечной станцией рассчитана с учетом потерь при преобразовании постоянного тока в переменный, потерь в кабельных линиях, загрязнения и деградации фотоэлектрических панелей. Мощность солнечной станции подобрана на основе расчетных нагрузок, данных о солнечной инсоляции для жилого дома в г. Оренбурге. Рассчитано количество вырабатываемой электроэнергии солнечной станцией. Приведено сравнение выработанной и потребленной электроэнергии. Результаты исследований показали, что методика может быть использована для предварительной оценки потенциала солнечной энергии произвольного географического региона.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"16 4","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139150373","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":"Экспериментальное исследование жёсткости выходной характеристики мостового преобразователя постоянного тока","authors":"Б.А. Авдеев, Алексей Викторович Вынгра","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-92-97","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-92-97","url":null,"abstract":"Мостовой преобразователь постоянного тока широко применяется в блоках питания, вторичных источниках электропитания, твердотельных трансформаторах. Обычно такие преобразователи имеют обратную связь по напряжению, которая поддерживает выходное напряжение в заданных пределах. Проведены экспериментальные исследования по определению жёсткости выходной характеристики мостового преобразователя. Выполнена экспериментальная установка по исследованию выходных параметров преобразователя. Разработана принципиальная схема установки, представлены её описание и паспортные данные всех элементов. На установке получены осциллограммы работы мостового преобразователя. Управление преобразователем осуществляется с помощью фазового смещения. Экспериментально сняты значения выходного напряжения и выходного тока при разных фазовых смещениях (90, 144 и 180°), разном входном напряжении (20, 40 и 60 В) и нагрузке (2 – 250 Ом). Полученные результаты представлены в виде таблицы и графических зависимостей. Рассчитана жесткость выходных характеристик. Показано, что частота коммутации в 5 кГц при напряжении 60 В и смещении в 180° является минимально допустимой, т.к. трансформатор будет работать в режиме, близком к насыщению магнитопровода. Применение напряжения 80 В приводит к резкому возрастанию входного тока. Увеличение частоты коммутации силовых транзисторов не сказывается на жёсткости выходной характеристики, если частота коммутации не превышает допустимую. Использование силовых выпрямительных диодов вместо высокоскоростных импульсных влечёт за собой проседание жёсткости, особенно на высоких частотах переключения. Исследования показали, что выходная характеристика мягкая и нелинейна при небольших значениях тока, когда преобразователь входит в режим прерывистого тока. В режиме непрерывного тока жёсткость сохраняется на уровне 2 – 3% вне зависимости от частоты коммутации, уровня напряжения и нагрузки. Жёсткость увеличивается с увеличением фазового смещения.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"19 7","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139150786","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 коэффициента полезного действия линейного электрогенератора с постоянными магнитами радиальной намагниченности","authors":"А С Крамаров, Сергей Александрович Пахомин, И. В. Троценко, Ирина Александровна Большенко","doi":"10.17213/0136-3360-2023-4-21-25","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-21-25","url":null,"abstract":"Рассмотрен вопрос исследования КПД линейного электрогенератора с постоянными магнитами, подход к которому основан на численном компьютерном моделировании динамического режима работы под нагрузкой. В качестве результатов приведены графики изменения КПД в сопоставлении с изменением напряжения и тока в трехфазной обмотке, а также изменением механической мощности, подводимой к генератору. Моделирование проведено с помощью программного обеспечения ANSYS Electromagnetic Suite с академическим типом лицензии. Результаты исследования подтвердили адекватность предложенной методики определения КПД линейных электрогенераторов с постоянными магнитами с помощью численного компьютерного моделирования, что позволяет дать оценку эффективности электрогенератора на этапе проектирования.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"6 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-12-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139150838","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":"Моделирование электроприводов прокатных станов при асимметричной прокатке","authors":"Геннадий Петрович Корнилов, Александр Моисеевич Песин, Алексей Андреевич Бочкарев, Валерий Владимирович Шохин, Р. Р. Храмшин, Денис Олегович Пустовойтов","doi":"10.17213/0136-3360-2023-2-35-44","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-2-35-44","url":null,"abstract":"Рассмотрены основные принципиальные подходы к построению систем автоматического регулирования (САР) электроприводов многоклетьевых прокатных станов при асимметричной прокатке. Разработана имитационная модель электропривода при скоростной асимметрии для одной клети без учёта натяжения. В модели использованы зависимости моментов двигателей индивидуальных приводов от коэффициента асимметрии, полученные экспериментальным путём на действующем стане холодной прокатки. Результаты эксперимента позволили перейти к созданию полномасштабной модели многоклетьевого стана с учётом натяжения при различной асимметрии. Для поддержания асимметрии в заданном диапазоне существующая САР скорости должна быть дополнена контуром регулирования. Для более точного определения межклетьевых натяжений требуется уточнение зависимостей зон опережения и отставания полосы, а также скорости полосы при различной асимметрии.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"22 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-07-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116789513","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":"Диагностические признаки несоосности ротора в тяговом электроприводе при питании от преобразователя частоты","authors":"Владимир Филиппович Борисенко, Владимир Анатольевич Сидоров, Вячеслав Николаевич Рыбаков","doi":"10.17213/0136-3360-2023-2-51-57","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-2-51-57","url":null,"abstract":"Рассмотрены теоретические аспекты применения асинхронных электродвигателей серии ДАТ (ДАО) в промышленных приводах с частотным преобразователем: принципиальная схема, Т-образная схема замещения и механические характеристики тягового электропривода в диапазоне 40…120 Гц. Проведены экспериментальные исследования значений виброскорости (частотный диапазон 10…1000 Гц), виброускорения (частотный диапазон 10…10000 Гц) в контрольных точках корпуса статора при изменении частоты питания в диапазоне 60…120 Гц и соответственно частоты вращения 1800…3600 об/мин. При обработке данных использованы аппарат спектрального состава и анализ временных реализаций вибрационного сигнала. Выявлена неравномерность вибрационных и тепловых полей. Полученные диагностические признаки нарушения равномерности воздушного зазора и магнитных полей могут служить основанием для проверки электрической части двигателя на испытательном стенде.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"6 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-07-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"131380928","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":"Об оптимальном проектировании электромагнитов левитации методом решения обратных задач в среде разработки OCTAVE","authors":"Анна Леонидовна Балабан, В. В. Гречихин, Юлия Викторовна Юфанова","doi":"10.17213/0136-3360-2023-2-11-16","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-2-11-16","url":null,"abstract":"Предложено решение задачи оптимального проектирования электромагнитов левитации разработанным методом решения обратных задач. На его основе в программной среде Octave на языке Lua создан комплекс программ для проектирования п-образного электромагнита с двумя управляющими катушками. Сокращение времени решения обратных задач достигнуто преобразованием ограничений в целевые функции и последовательной минимизацией этих функций по ограниченному числу переменных. Комплекс программ позволяет определить начальные приближения искомых параметров аналитическим решением обратных задач на основе моделей эквивалентных магнитных цепей, вызвать пакет FEMM для численного решения прямой краевой задачи расчета плоскопараллельного магнитного поля и силы левитации, выполнить минимизацию функционалов задачи, найти искомые параметры при выполнении заданных ограничений. Разработанный метод и комплекс программ могут быть использованы для проектирования различных электротехнических устройств.\u0000 ","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"19 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-07-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"121780840","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 системы управления электроприводами машины холодной правки листа","authors":"Павел Александрович Бовшик, Борис Михайлович Логинов, Андрей Юрьевич Семитко, Вадим Рифхатович Храмшин","doi":"10.17213/0136-3360-2023-2-22-34","DOIUrl":"https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-2-22-34","url":null,"abstract":"Одним из главных требований, которое предъявляется к производству листового проката, является обеспечение показателей плоскостности листа в пределах жестко заданных допусков. Основными дефектами плоскостности являются продольные, центральные и краевые волны, возникающие в процессе деформации и охлаждения при термомеханической прокатке. Приведены допустимые пределы отклонений профиля проката различной толщины для толстолистового стана 5000 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»). Отмечено, что большинство дефектов возникает вследствие отклонений межвалкового зазора при прокатке либо из-за изменения теплового режима при охлаждении. Для устранения неплоскостности в технологических линиях толстолистовых станов установлены машины холодной правки листов (МХПЛ). Рассмотрен принцип правки листа в роликовых машинах, приведены характеристики девятироликовой МХПЛ стана 5000. Рассмотрена проектная система управления электроприводами. Отмечено, что ее основным недостатком является ограничение моментов электроприводов всех роликов на одном уровне независимо от жесткости металла. Впервые электроприводы роликов МХПЛ рассмотрены как взаимосвязанные объекты регулирования. Предложен способ управления, при котором моменты двигателей распределены согласно заданным расчетным нагрузкам. Разработаны система автоматического регулирования нагрузок, реализующая способ, а также имитационная модель взаимосвязанных электромеханических систем МХПЛ. Рассмотрены регулятор распределения нагрузок и алгоритм его настройки. Выполнен сравнительный анализ моментов электроприводов при проектной и предложенной настройках. Подтверждено равенство моментов двигателей при одинаковых коэффициентах распределения нагрузок. Представлены результаты экспериментальных исследований, подтвердившие снижение рассогласований моментов при внедрении разработанного способа управления. Это обеспечивает снижение перегрузок электроприводов и, как следствие, повышение их надежности и долговечности. Равномерное распределение моментов роликов при деформации способствует более точному выравниванию изгибов в процессе правки, что повышает показатели плоскостности и сокращает количество пропусков обрабатываемых листов.","PeriodicalId":105792,"journal":{"name":"Известия высших учебных заведений. Электромеханика","volume":"36 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-07-06","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"114858470","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}