Electrical Engineering and Power Engineering (EE&PE - E-Journal) / Електротехніка та електроенергетика
Not a member yet
396 research outputs found
Sort by
Теплові режими роботи сильнострумового контакту електротранспорту під час проведення стендових випробувань
Get PDFPurpose. 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 electro-rolling 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.Цель работы. Проведение анализа результатов стендовых испытаний скользящих электрических контактов электротранспорта с целью определения показателей теплового режима скользящего контакта.
Методы исследований. Исходные данные получены во время натурных экспериментов на специализированном стенде в лабораторных условиях, которые проводились с целью определения износа контактного провода вставками разных типов для пантографов электроподвижного состава железных дорог. Для определения температуры контактного провода в месте скользящего контакта применялся неразрушающий бесконтактный метод контроля с помощью тепловизора.
Полученные результаты. В ходе экспериментальной части исследований были получены тепловизорные фотографии, на которых зафиксированы температуры в месте скользящего контакта между вставкой пантографа электроподвижного состава и контактным проводом, установленным на испытательном диске. Эти температурные значения фиксировались с определенным временным интервалом, позволяющим построить зависимости изменения теплового режима во времени, определить устойчивое время нагрева системы «вставка-контактный провод» испытательного стенда и получить конечное значение температуры в конце испытаний. Принимая образец вставки при котором получена минимальная температура в зоне скользящего контакта в качестве эталонного, становится возможным по значению температуры контактного провода в зоне скользящего контакта прогнозировать конечный результат испытаний других типов накладок..
Научная новизна. Показателями температурных режимов скользящего контакта электротранспорта во время стендовых испытаний получены впервые, предложенный относительный температурный показатель позволяет по результатам стендовых испытаний прогнозировать качественные показатели скользящего контакта электротранспорта.
Практическая ценность. Стендовые испытания вставок токоприемников электротранспорта являются длительной процедурой, нормативный показатель количества проходов токоприемника на стенде равен 500 тысяч проходов, что требует значительных затрат времени, энергии, человеческих ресурсов и т.д. Предложенные по результатам испытаний показатели, а именно постоянная время нагрева и относительный температурный показатель, позволяет реализовать двухэтапные испытания. На первом этапе, продолжительностью 10 тысяч оборотов диска испытательного стенда определяются предложенные показатели и сравниваются с соответствующими эталонными, в случае их соответствия становится возможным прогнозировать конечный результат испытаний как успешный (износ контактного провода меньше нормы) или не успешный. В последнем случае необходимость проведения второго этапа испытаний до 500 тыс. оборотов становится под вопросом, поскольку конечный результат будет отрицательным, а ресурсы на испытания будут задействованы значительные, а потому эти испытания нецелесообразны.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 інш. 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
Фізичне моделювання нестаціонарних електромагнітних процесів у силовому трасформаторі при різкозмінних навантаженнях
Get PDFPurpose. To develop and experimentally confirm the method of physical modeling of non-stationary electromagnetic processes in a powerful power transformer operating under variable loads by combining similarity criteria and equivalence coefficients.
Methodology. Theoretical provisions of mathematical and computer modeling, theoretical electrical engineering were used in the research, as well as the theory of experiment with the application of equivalence coefficients.
Findings. Methods of experimental research were developed, which include the formation and registration of a set of external and internal parameters of physical models, prototypes and real equipment. Criteria for similarity of nonstationary electromagnetic processes excited by sharply changing scattering fields in special purpose power transformers are obtained. .
Originality. The theory and practice of physical modeling, as well as the similarity theory applied to unsteady electromagnetic processes in powerful transformer equipment for special purposes were further developed. A set of distinctive features of test conditions and their registration were formed.
Practical value. Application of physical modeling of unsteady electromagnetic processes at the design and manufacture stages of power transformers for power supply systems of electric arc furnaces, rolling mill drives, etc., as well as during the refinement of general-purpose power transformers.Цель работы. Разработать и экспериментально подтвердить методику физического моделирования нестационарных электромагнитных процессов в мощном силовом трансформаторе, функционирующем при резкопеременных нагрузках, путем сочетания критериев подобия и коэффициентов эквивалентности.
Методы исследования. При проведении исследований использовались теоретические положения математического и компьютерного моделирования, теоретической электротехники, а также теория эксперимента с применением коэффициентов эквивалентности.
Полученные результаты. Разработаны методы экспериментального исследования, включающие формирование и регистрацию совокупности внешних и внутренних параметров физических моделей, макетных образцов и реального оборудования. Получены критерии подобия нестационарных электромагнитных процессов, возбуждаемых резкопеременных полями рассеивания в силовых трансформаторах специального назначения.
Научна новизна. Дальнейшее развитие получила теория и практика физического моделирования, а также теория подобия нестационарных электромагнитных процессов в силовых трансформаторах специального назначения и формирования совокупности характерных черт испытательных режимов и их регистрации.
Практическая ценность. Внедрение физического моделирования нестационарных электромагнитных процессов на стадиях проектирования и изготовления силовых трансформаторов для систем электроснабжения дуговых сталеплавильных печей, приводов прокатных станов и др., а также при модернизации силовых трансформаторов общего назначения.Мета роботи. Розробити і експериментально підтвердити методику фізичного моделювання нестаціонарних електромагнітних процесів в потужному силовому трансформаторі, що функціонує при різкозмінних навантаженнях, шляхом поєднання критеріїв подоби та коефіцієнтів еквівалентності.
Методи дослідження. При проведенні досліджень використовувались теоретичні положення математичного та комп'ютерного моделювання, теоретичної електротехніки, а також теорія експерименту з застосуванням коефіцієнтів еквівалентності.
Отримані результати. Розроблені методи експериментального дослідження, які містять формування та реєстрацію сукупності зовнішніх та внутрішніх параметрів фізичних моделей, макетних зразків та реального обладнання. Отримано критерії подібності нестаціонарних електромагнітних процесів, що збуджуються різкозмінними полями розсіювання у силових трансформаторах спеціального призначення.
Наукова новизна. Подальшого розвитку отримала теорія та практика фізичного моделювання, а також теорія подібності нестаціонарних електромагнітних процесів у силових трансформаторах спеціального призначення, та формування сукупності характерних рис випробувальних режимів та їх реєстрації.
Практична цінність. Впровадження фізичного моделювання нестаціонарних електромагнітних процесів на стадіях проектування та виготовлення силових трансформаторів для систем електропостачання дугових сталеплавильних печей, приводів прокатних станів та ін., а також при модернізації силових трансорматорів загального призначення
Залежність енергетичних витрат від типу використаної механічної мішалки у біогазовому реакторі
Get PDFPurpose. Investigation of the dependence of the energy consumption of mechanical mixers and determination of an energy-efficient type of mixing device to increase the energy efficiency of the biogas formation process and the profitability of further processing into thermal and electrical energy.
Methodology. Determination and analysis of energy costs for mechanical mixers, comparison and determination of their energy consumption in the process of biogas formation, generalization of the results.
Findings. Biogas technologies play an important role in the formation of a modern energy system. The profitability of which directly depends on the energy efficiency of the processes of intensification of anaerobic fermentation. The process of anaerobic fermentation of waste is long, so one of the main methods of intensification of biogas production is the mixing of waste during anaerobic fermentation. Despite the large number of different types of mixing devices and systems, the main task of mixing is to create a homogeneous substance with the same temperature, acidity and other physicochemical components at any point in the volume of the substance. There is a need to increase the energy efficiency of the processes of intensification of anaerobic fermentation and the profitability of further processing of biogas into heat and electricity. Ways to improve energy efficiency are in certain dependences of the energy consumption of mechanical mixers, the choice of an energy-efficient type of mixer, certain criteria that significantly affect the consumption of electrical energy for mixing, the study of the vectors of propagation of flows created by the mixer. The implementation of these actions will allow you to establish the optimal geometric dimensions of the mixer and significantly increase the energy efficiency of biogas plants and further processing of the resulting biogas into thermal and electrical energy.
Originality. The analysis of the reasons for different values of the Euler criterion for mechanical mixers is carried out with the same mode of the substance motion, its level and volume in the tank and other equal parameters. A comparative analysis of energy costs for the most common types of mechanical mixers in biogas reactors is carried out. It has been established that the use of a two-tier paddle mixer, which has two blades per tier, requires the least amount of energy to mix waste in a biogas reactor with a volume .
Practical value. The data presented in this paper can be used in the design, construction and modernization of biogas plants. The direction of necessary further scientific researches is determined, the realization of which will increase the energy efficiency of biogas production and the profitability of further processing of biogas into thermal and electric energy.Цель работы. Исследование зависимости энергетических затрат механических мешалок и определения энергоэффективного типа перемешивающего устройства для повышения энергетической эффективности процесса образования биогаза и рентабельности дальнейшей переработки в тепловую и электрическую энергии.
Методы исследования. Определение и анализ энергетических затрат для механических мешалок, сравнения и определения их энергопотребления в процессе образования биогаза, обобщение полученных результатов.
Полученные результаты. В формировании современной энергетической системы важную роль играют биогазовые технологии. Рентабельность которых напрямую зависит от энергоэффективности процессов интенсификации анаэробного сбраживания. Процесс анаэробного сбраживания отходов является долговременным, поэтому одним из основных методов интенсификации биогазового производства является перемешивание отходов в процессе анаэробного брожения. Несмотря на большое количество различных типов перемешивающих устройств и систем, основная задача перемешивания заключается в создании однородного вещества с одинаковой температурой, кислотностью и другими физико-химическими составляющими в любой точке объема вещества. Существует необходимость повышения энергоэффективности процессов интенсификации анаэробного сбраживания и рентабельности дальнейшей переработки биогаза в тепловую и электрическую энергии. Пути повышения энергоэффективности заключаются в определенные зависимости энергетических затрат механических мешалок, выборе энергоэффективного типа мешалки, определенные критериев, которые существенно влияют на потребление электрической энергии на перемешивание, исследовании векторов распространения потоков, создаваемых мешалкой. Реализация этих действий позволит установить оптимальные геометрические размеры мешалки и существенно повысить энергетическую эффективность биогазовых установок и дальнейшую переработку образовавшегося биогаза в тепловую и электрическую энергии.
Научна новизна. Проведен анализ причин различных значений критерия Эйлера для механических мешалок при одинаковом режима движения вещества ее уровня и объема в резервуаре и прочих равных параметрах. Проведен сравнительный анализ энергетических затрат для наиболее распространенных в биогазовых реакторах типов механических мешалок. Установлено, что использование двухъярусной лопастной мешалки, в которой по две лопасти на ярус необходимо наименьшее количество энергии на перемешивание отходов в биогазовых реакторе объемом .
Практическая ценность. Приведенные в работе данные могут быть использованы при проектировании, строительстве и модернизации биогазовых установок. Определено направление необходимых дальнейших научных исследований, реализация которых повысит энергетическую эффективность биогазового производства и рентабельность дальнейшей переработки биогаза в тепловую и электрическую энергии.Мета роботи. Дослідження залежності енергетичних витрат механічних мішалок та визначення енергоефективного типу перемішуючого пристрою для підвищення енергетичної ефективності процесу утворення біогазу та рентабельності подальшої переробки у теплову та електричну енергії.
Методи дослідження. Визначення та аналіз енергетичних витрат для механічних мішалок, порівняння та визначення їх енергоспоживання у процесі утворення біогазу, узагальнення отриманих результатів.
Отримані результати. У формуванні сучасної енергетичної системи важливу роль відіграють біогазові технології. Рентабельність яких безпосередньо залежить від енергоефективності процесів інтенсифікації анаеробного зброджування. Процес анаеробного зброджування відходів є довготривалим, тому одним з основних методів інтенсифікації біогазового виробництва є перемішування відходів у процесі анаеробного бродіння. Не зважаючи на велику кількість різноманітних типів перемішуючих пристроїв та систем, основне завдання перемішування полягає у створенні однорідної речовини з однаковою температурою, кислотністю та іншими фізико-хімічними складовими у будь-якій точці об’єму речовини. Існує необхідність підвищення енергоефективності процесів інтенсифікації анаеробного зброджування та рентабельності подальшої переробки біогазу у теплову та електричну енергії. Шляхи підвищення енергоефективності полягають у визначені залежності енергетичних витрат механічних мішалок, виборі енергоефективного типу мішалки, визначені критеріїв, що суттєво впливають на споживання електричної енергії на перемішування, досліджені векторів розповсюдження потоків, що створюються мішалкою. Реалізація цих дій дозволить встановити оптимальні геометричні розміри мішалки та суттєво підвищити енергетичну ефективність біогазових установок та подальшу переробку утвореного біогазу у теплову та електричну енергії.
Наукова новизна. Проведено аналіз причин різних значень критерію Ейлера для механічних мішалок за однакового режиму руху речовини її рівня і об’єму у резервуарі та інших однакових параметрах. Проведено порівняльний аналіз енергетичних витрат для найбільш розповсюджених у біогазових реакторах типів механічних мішалок. Встановлено, що використання двоярусної лопатевої мішалки, у якої по дві лопаті на ярус необхідно найменша кількість енергії на перемішування відходів у біогазовому реакторі об’ємом .
Практична цінність. Приведені у роботі дані можуть бути використані при проектуванні, будівництві та модернізації біогазових установок. Визначено напрям необхідних подальших наукових досліджень, реалізація яких підвищить енергетичну ефективність біогазового виробництва та рентабельність подальшої переробки біогазу у теплову та електричну енергії
Проблеми електромагнітної сумісності потужних енергооб’єднань при масовому приєднанні відновлювальних джерел енергії
Get PDFPurpose. Analysis of the problem of energy efficiency and electromagnetic compatibility of powerful energy associations with nonlinear loads and renewable energy sources. Finding promising ways to increase energy efficiency of power supply systems.
Methodology. Mathematical modeling of electromagnetic compatibility.
Findings. The analysis of the problem of energy efficiency and electromagnetic compatibility of powerful energy associations with nonlinear loads and renewable energy sources allows us to formulate the following provisions that determine the objectives of this study. A promising way to increase the energy efficiency of power supply systems is the introduction of refined methods of analysis and forecasting of electrical modes of industrial enterprises, as well as indicators of voltage quality and reliability of electrical equipment.
Originality. Although the problem of electromagnetic compatibility has been the subject of numerous domestic and foreign studies, it should be noted that most of these works consider the processes of generating electromagnetic interference in the electrical network without reference to the technological schedules of electrical equipment.
Practical value. One of the electromagnetic effects, which is manifested in the operation of frequency converters, are significant levels of interharmonics and higher harmonics, which are generated in the electrical network and contribute to the growth of electricity losses and reduce the service life of electrical equipment. However, the regularities connecting the parameters of the power system and the modes of powerful industrial converters have not been studied, and the substantiation of the parameters of a rational energy efficient mode of the power supply system, taking into account individual graphs of higher harmonics, has not been carried out until today.Цель работы. Проведение анализа проблемы энергетической эффективности и электромагнитной совместимости мощных энергообьединений с нелинейными нагрузками и возобновляемыми источниками энергии. Нахождение перспективных путей повышения энергетической эффективности систем электроснабжения.
Методы исследования. Математическое моделирование электромагнитной совместимости.
Полученные результаты. Проведенный анализ проблемы энергетической эффективности и электромагнитной совместимости мощных энергообьединений с нелинейными нагрузками и возобновляемыми источниками энергии позволяет сформулировать следующие положения, которые обуславливают задачи этого исследования. Перспективным путем повышения энергетической эффективности систем электроснабжения является внедрение уточненных методик анализа и прогнозирования электрических режимов промышленных предприятий, а также показателей качества напряжения и надежности электрооборудования.
Научная новизна. Несмотря на то, что задачи электромагнитной совместимости были предметом многочисленных отечественных и зарубежных исследований, следует отметить, что большинство таких работ рассматривают процессы генерации электромагнитных помех в электрическую сеть без связей с технологическими графиками работы электрооборудования.
Практическая ценность. Одним из электромагнитных эффектов, который проявляется при работе преобразователей частоты, имеются значительные уровне интергармоник и высших гармоник, генерируемых в электрическую сеть и способствующих росту потерь электроэнергии и сокращению регламентного срока службы электрооборудования. Однако закономерности, связывающие параметры энергосистемы и режимы мощных промышленных преобразователей, не изучались, и обоснование параметров рационального энергетически эффективного режима системы электроснабжения при учете индивидуальных графиков высших гармоник до сегодняшнего дня не проводилось.Мета роботи. Проведення аналізу проблеми енергетичної ефективності та електромагнітної сумісності потужних енергооб’єднань з нелінійними навантаженнями та відновлювальними джерелами електроенергії. Знаходження перспективних шляхів підвищення енергетичної ефективності систем електропостачання.
Методи дослідження. Математичне моделювання електромагнітної сумісності.
Отримані результати. Проведений аналіз проблеми енергетичної ефективності та електромагнітної сумісності потужних енергооб’єднань з нелінійними навантаженнями та відновлювальних джерел енергії дозволяє сформулювати наступні положення, що обумовлюють задачі цього дослідження. Перспективним шляхом підвищення енергетичної ефективності систем електропостачання є впровадження уточнених методик аналізу та прогнозування електричних режимів промислових підприємств, а також показників якості напруги та надійності електрообладнання.
Наукова новизна. Незважаючи на те, що задачі електромагнітної сумісності були предметом численних вітчизняних і зарубіжних досліджень, слід зазначити, що більшість таких робіт розглядають процеси генерації електромагнітних перешкод в електричну мережу без зав’язків з технологічними графіками роботи електрообладнання.
Практична цінність. Одним з електромагнітних ефектів, який проявляється при роботі перетворювачів частоти, є значні рівні інтергармонік та вищих гармонік, що генеруються в електричну мережу та сприяють зростанню втрат електроенергії та скороченню регламентного строку служби електрообладнання. Проте закономірності, що зв’язують параметри енергосистеми та режими потужних промислових перетворювачів, не вивчались, і обґрунтування параметрів раціонального енергетично ефективного режиму системи електропостачання при врахуванні індивідуальних графіків вищих гармонік до сьогоднішнього дня не проводилося
Теплові режими автоматизованої системи електропривода під час рушання під навантаженням
Get PDFPurpose. Conducting experimental studies of temperature regimes of an induction motor during start-up on a laboratory complex. Obtaining real characteristics of the heating process during the start of the start, assessing its impact on the insulation state of the induction motor, confirming the adequacy of the indirect method of determining the heating temperature of the induction motor windings during the formation of the cyclic starting torque during the start.
Methodology. To solve these problems, we used mathematical modeling based on the first mathematical expressions that calculate the temperature of the stator winding during start-up, taking into account the influence of the frequency of the supply voltage on the parameters of the induction motor. Physical modeling on the developed laboratory stand of modes of movement on fixing of temperature during each stage of experiment for confirmation of theoretical researches of movement at pulse character of the starting moment.
Findings. The use of different methods of constructing equivalent thermal circuits (ETS) to calculate the temperature of an induction motor requires significant resource consumption, which is unprofitable when the rotor of the machine is stationary as in the case of failure. Using the method of determining losses in steel in the deep saturation mode, the mathematical dependences of the calculation of the temperature regime during the algorithm, taking into account the change in the properties of the stator winding during heating, calculated the allowable current overload parameters taking into account the allowable heating of stator windings. The paper obtains mathematical dependences for calculating the temperature regimes of the stator windings during the formation of the cyclic starting torque for the movement, taking into account the change of the initial conditions of the movement for each cycle and the change in the properties of the stator windings during heating. The developed laboratory complex allows to carry out research of temperature modes of a stator winding at movement of the induction motor with the braked rotor, at assignment of various values of amplitude and frequency of supply voltage. The results of research indicate that the mathematical dependences derived in the work allow to control the heating temperature by the analytical method. Analysis of the modes of operation of the induction motor during the execution of the movement confirmed the need to control the temperature of the stator windings to prevent accidents. In general, when starting with a step-by-step supply of low frequency supply voltage to obtain increased starting torque, the heating of the stator windings is slower compared to heating during prolonged operation of an induction motor with a braked rotor, which allows multiple attempts to move at low frequency. nutrition.
Originality. For the first time, mathematical dependences for calculating the temperature of stator windings during start-up with a braked rotor of an asynchronous machine are obtained and experimentally confirmed, which take into account the change in stator winding properties during heating and the influence of supply voltage frequency.
Practical value. For the first time, an indirect method of controlling the heating temperature of the stator windings of an asynchronous machine during start-up is proposed to prevent emergencies on process equipment that is started under load.Цель работы. Проведение экспериментальных исследований температурных режимов асинхронного двигателя при трогании на лабораторном комплексе. Получение реальных характеристик процесса нагрева при выполнении трогания, оценка его влияние на состояние изоляции асинхронного двигателя, подтверждение адекватности косвенного метода определения температуры нагрева обмоток асинхронного двигателя при формировании циклического пускового момента в процессе трогания.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовалось математическое моделирование с впервые полученными математическими выражениями что рассчитывают температуры обмотки статора во время трогания с учетом влияния частоты напряжения питания на параметры асинхронного двигателя. Физическое моделирование на разработанном лабораторном стенде режимов трогания с фиксирования температуры во время каждого этапа эксперимента для подтверждения теоретических исследований трогания при импульсном характере пускового момента.
Полученные результаты. Применение различных методов построения эквивалентных тепловых схем (ЕТС) для расчета температурных режимов асинхронного двигателя требует значительных ресурсозатрат, что является нерентабельным, когда ротор машины неподвижен как в случае трогания. С использованием метода определения потерь в стали в режиме глубокого насыщения выведены математические зависимости расчета температурного режима во время выполнения алгоритма, учитывающий изменение свойств обмотки статора во время нагревания, рассчитаны допустимые параметры перегрузки по току с учетом допустимого нагрева обмоток статора. В работе получены математические зависимости для расчета температурных режимов обмоток статора при формировании циклического пускового момента для выполнения трогания, учитывающие изменение начальных условий трогания для каждого цикла и изменение свойств обмоток статора во время нагревания. Разработан лабораторный комплекс позволяет проводить исследования температурных режимов обмотки статора при трогании асинхронного двигателя с заторможенным ротором, при задании различных значений амплитуды и частоты напряжения питания. Результаты исследований показывают, что математические зависимости, выведенные в работе позволяют обеспечить контроль температуры нагрева аналитическим методом. Анализ режимов работы асинхронного двигателя при исполнении трогания подтвердил необходимость контроля температурных показателей обмоток статора для предотвращать возникновение аварийных ситуаций. В целом при трогании с применением пошаговой подачи напряжения питания пониженным частоты для получения повышенного пускового момента, нагрев обмоток статора происходит медленнее по сравнению с нагревом при длительном режиме работы асинхронного двигателя с заторможенным ротором позволяет выполнять многократные попытки трогания на пониженной частоте с большой амплитудой напряжения питания.
Научна новизна. Впервые получены и экспериментально подтверждении математические зависимости для расчета температуры обмоток статора во время трогания с заторможенным ротором асинхронной машины, учитывающие изменение свойств обмотки статора во время нагревания и влияние частоты питающего напряжения.
Практическая ценность. Впервые предлагается косвенный метод контроля температуры нагрева обмоток статора асинхронной машины при трогании для предотвращать возникновение аварийных ситуаций на технологическом оборудовании, что пускается под нагрузкой.Мета роботи. Проведення експериментальних досліджень температурних режимів асинхронного двигуна під час рушання на лабораторному комплексі. Отримання реальних характеристик процесу нагрівання під час виконання рушання, оцінка його вплив на стан ізоляції асинхронного двигуна, підтвердження адекватності непрямого методу визначення температури нагрівання обмоток асинхронного двигуна під час формування циклічного пускового моменту в процесі рушання.
Методи дослідження. Для розв’язання поставлених задач використовувалося математичне моделювання за вперше отриманими математичними виразами що розраховують температури обмотки статора під час рушання з урахуванням впливу частоти напруги живлення на параметри асинхронного двигуна. Фізичне моделювання на розробленому лабораторному стенді режимів рушання з фіксування температури під час кожного етапу експерименту для підтвердження теоретичних досліджень рушання при імпульсному характері пускового моменту.
Отримані результати. Застосування різних методів побудови еквівалентних теплових схем (ЕТС) для розрахунку температурних режимів АД вимагає значних ресурсовитрат, що є нерентабельним, коли ротор машини нерухомий як у випадку рушання. З використанням методу визначення втрат у сталі в режимі глибокого насичення виведені математичні залежності розрахунку температурного режиму під час виконання алгоритму, що враховує зміну властивостей обмотки статора під час нагрівання, розраховані допустимі параметри перевантаження за струмом з урахуванням допустимого нагрівання обмоток статора. У роботі отримані математичні залежності для розрахунку температурних режимів обмоток статора під час формування циклічного пускового моменту для виконання рушання, що враховують зміну початкових умов рушання для кожного циклу і зміну властивостей обмоток статора під час нагрівання. Розроблений лабораторний комплекс дозволяє проводити дослідження температурних режимів обмотки статора при рушанні асинхронного двигуна із загальмованим ротором, при завданні різних значень амплітуди і частоти напруги живлення. Результати досліджень вказують, що математичні залежності, виведені в роботі дозволяють забезпечити контроль температури нагрівання аналітичним методом. Аналіз режимів роботи асинхронного двигуна під час виконання рушання підтвердив необхідність контролю температурних показників обмоток статора для попередження виникнення аварійних ситуацій. В цілому при рушанні з застосуванням покрокової подачі напруги живлення зниженою частоти для отримання підвищеного пускового моменту, нагрів обмоток статора відбувається повільніше в порівнянні з нагріванням при тривалому режимі роботи асинхронного двигуна із загальмованим ротором, що дозволяє виконувати багаторазові спроби рушання на зниженій частоті з великою амплітудою напруги живлення.
Наукова новизна. Вперше отримані та експериментально підтвердженні математичні залежності для розрахунку температури обмоток статора під час рушання зі загальмованим ротором асинхронної машини, що враховують зміну властивостей обмотки статора під час нагрівання та вплив частоти напруги живлення.
Практична цінність. Вперше пропонується непрямий метод контролю температури нагрівання обмоток статора асинхронної машини під час рушання для запобігати виникненню аварійних ситуацій на технологічному обладнанню що пускається під навантаженням
Врахування впливу запиленості поверхні фотоелектричних модулів на генерацію електричної енергії сонячною станцією за допомогою MATLAB
Get PDFPurpose. 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.Цель работы. Совершенствование имитационной модели солнечной электростанции посредством создания блок-модели учета запыленности поверхности фотоэлектрических модулей при расчете эффективности генерации электрической энергии солнечной станцией. способы исследования.
Методы исследования. Использование методов статистической обработки данных и моделирование в структуре средств Matlab.
Полученые результаты. Создана математическая модель, позволяющая учитывать влияние запыленности поверхности фотоэлектрических модулей на эффективность генерации электрической энергии солнечной станцией. Модель проверена на реальном объекте и доказана точность моделирования.
Научная новизна. Научная новизна заключается в создании математических моделей, описывающих влияние запыленности поверхности фотоэлектрических модулей на эффективность генерации солнечной станции на основе закона Бугера-Ламберта-Бера, разработаны блоки воздействия осадков на пыль и скорректирована скорость накопления пыли путем учета влажности воздуха.
Практическая ценность. Полученные результаты помогут повысить точность моделирования всех типов фотоэлектрических систем. Эти модели могут использоваться как формирование коммерческих предложений с более точными графиками генерации электрической энергии, что может значительно повысить точность выбора установленной мощности оборудования.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
Підсистема обробки вибірок даних активної та реактивної потужності трансформаторної підстанції
Get PDFPurpose. 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 through excess and asymmetry.Цель работы. Применение статистического анализа на объемные выборки данных параметров потребления электрической энергии, для уменьшения объема данных о мощности узла сети, которые будут храниться.
Методы исследования. Использование методов статистической обработки данных, в системе графического программирования LabVIEW.
Полученные результаты. Электрическая энергия является одним из видов энергии объемы генерации, транспортировки, распределения и использования которой постоянно растут. На всех указанных этапах происходит контроль параметров скорости изменения электрической энергии - мощности. Мощность характеризуется определенными параметрами подлежащих непрерывном мониторинге. Изменение мощности в условиях промышленных предприятий имеет сложный характер с определенными стохастическими составляющими. Необходимость фиксации детальной информации вызывает рост объема данных, подлежащих хранению. Как следствие, возникает задача обработки данных об объемах электрической энергии и параметры электрической мощности с уменьшением объема данных и сохранением информативности. Основываясь на статистической концепции нормального распределения, в среде графического программирования построено подсистему обработки данных на интервалах выборки активной и реактивной мощностей секции низкого напряжения понижающей пидстанции.З использованием показателей характеристики нормального распределения активной и реактивной мощностей, выполнен анализ их Полусуточная выборок. Выделенные интервалы, на которых существенно различаются показатели нормального распределения, что позволило сформировать выводы о наличии режимов, приближенных к холостого хода.
Научна новизна. Установлено, что из-за сложности охвата больших промежутков времени при фиксации данных о параметрах электрической мощности, возникает дилемма относительно объема результирующей информации и ее детализации, во избежание потерь информации предложена процедура, основанная на законе нормального распределения выборки данных, и в длительных процессах снижает объем результирующих данных, подлежащих хранению, с возможностью фиксации существенных отклонений по показателям эксцесса и асимметрии соответствующей выборки.
Практическая ценность. Применяя в системе мониторинга при долгосрочном наблюдении за параметрами электрической мощности предложенный метод может значительно уменьшить количество данных при передаче основной информации, уровня мощности и диапазона колебаний, а также, при необходимости, использовать дополнительную информацию об изменениях в интервалах наблюдения, выраженные через эксцесс и асимметрию.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
Моделювання схем джерел електроживлення зварювальної дуги в Matlab / Simulink
Get PDFPurpose. Creation of virtual blocks and simulation laboratory stands for the study and comprehensive research of the dynamic properties of welding power supplies.
Methodology. Review of literary sources on the subject, simulation modeling of electromagnetic processes in the MATLAB software environment, comparative analysis of obtained and available data.
Findings. The comparative analysis of means of modeling of power sources of a welding arc is executed. One of the main parameters by which the environments were compared is functionality. Among the considered simulators, Simulink of the MATLAB software environment is the most effective one in the considered systems modeling. Using special features, its user can not only simulate, but also analyze the operation of the over time installation.
Mathematical and functional models of welding arc power supplies were built using SimPowerSystems elements and blocks from the Simulink library with the involvement of the MATLAB system itself, which significantly expands the possibilities for such systems modeling. Mathematization of certain processes to some extent shows the level of reliability of the results and the degree of their scientific development. The developed models act as a laboratory, which allows you to set and explore any modes and characteristics.
Numerical experiments and comparative analysis of numerical and field experiments are given. Experimental verification of the obtained results on specific examples showed the relevance of the problem and the correctness of its solution.
Further research is related to the expansion of the range of simulated power sources of the electric arc, a comprehensive study of their dynamic properties and basic characteristics, experimental verification of the developed models, as well as comparative analysis and development of recommendations for model improvement.
Originality. The method of circuit modeling of general-purpose electrical and electronic circuits was further developed by extending it to a new class of objects - the power supply system of electrical installations.
Practical value. Construction of mathematical and functional models of complex systems with the involvement of MATLAB allows to take into account their main features, significantly expands the possibilities for modeling, study and research of power supplies. Based on the proposed approach, simulation laboratory stands of specific power supplies were developed and built, which allow to set and study any modes and characteristics.Цель работы. Создание виртуальных блоков и имитационных лабораторных стендов для изучения и всестороннего исследования динамических свойств сварочных источников питания.
Методы исследования. Обзор литературных источников по тематике, имитационное моделирование электромагнитных процессов в программной среде MATLAB, сравнительный анализ полученных и имеющихся данных.
Полученные результаты. Проведен сравнительный анализ средств моделирования источников питания сварочной дуги. Одним из основных параметров, по которым сравнивались среды, есть функциональные возможности. Из рассматриваемых симуляторов наиболее эффективным при моделировании рассматриваемых систем является Simulink программной среды MATLAB. Используя специальные возможности ее пользователь может не только имитировать, но и анализировать работу установки во времени.
Построены математические и функциональные модели источников питания сварочной дуги с применением элементов SimPowerSystems и блоков из библиотеки Simulink с привлечением самой системы MATLAB, что существенно расширяет возможности для моделирования таких систем. Математизация тех или иных процессов в некоторой степени показывает и уровень достоверности полученных результатов и степень их научной отработки. Разработанные модели выполняют роль лаборатории, позволяющей задавать и исследовать любые режимы и характеристики.
Представлены многочисленные эксперименты и сравнительный анализ численного и натурного экспериментов. Экспериментальная проверка полученных результатов на конкретных примерах показала актуальность поставленной задачи и корректность ее решения.
Дальнейшие исследования связаны с расширением круга моделированных источников электропитания электрической дуги, всесторонним исследованием их динамических свойств и основных характеристик, с экспериментальной проверкой разработанных моделей, а также со сравнительным анализом и формированием рекомендаций по совершенствованию моделей.
Научна новизна. Получил дальнейшее развитие метод схемотехнического моделирования электрических и электронных схем общего назначения путем распространения его на новый класс объектов - системы электропитания электротехнологических установок.
Практическая ценность. Построение математических и функциональных моделей сложных систем с привлечением MATLAB позволяет учитывать их основные особенности, существенно расширяет возможности для моделирования, изучения и исследования источников питания. На основе предложенного подхода были разработаны и построены имитационные лабораторные стенды конкретных источников питания, позволяющие задавать и исследовать их любые режимы и характеристики.Мета роботи. Створення віртуальних блоків і імітаційних лабораторних стендів для вивчення і всебічного дослідження динамічних властивостей зварювальних джерел живлення.
Методи дослідження. Огляд літературних джерел за тематикою, імітаційне моделювання електромагнітних процесів у програмному середовищі MATLAB, порівняльний аналіз отриманих та наявних даних.
Отримані результати. Виконано порівняльний аналіз засобів моделювання джерел живлення зварювальної дуги. Одним з основних параметрів, за якими порівнювалися середовища, є функціональні можливості. З розглянутих симуляторів найбільш ефективним при моделюванні розглянутих систем є Simulink програмного середовища MATLAB. Використовуючи спеціальні можливості її користувач може не тільки імітувати, а й аналізувати роботу установки в часі.
Побудовано математичні та функціональні моделі джерел живлення зварювальної дуги із застосуванням елементів SimPowerSystems і блоків з бібліотеки Simulink із залученням самої системи MATLAB, що істотно розширює можливості для моделювання таких систем. Математизація тих чи інших процесів в деякій мірі показує і рівень достовірності отриманих результатів та ступінь їх наукового відпрацювання. Розроблені моделі виконують роль лабораторії, що дозволяє задавати і досліджувати будь-які режими і характеристики.
Наведено чисельні експерименти і порівняльний аналіз чисельного та натурного експериментів. Експериментальна перевірка отриманих результатів на конкретних прикладах показала актуальність поставленої задачі і коректність її рішення.
Подальші дослідження пов'язані з розширенням кола модельованих джерел електроживлення електричної дуги, всебічним дослідженням їх динамічних властивостей і основних характеристик, з експериментальною перевіркою розроблених моделей, а також з порівняльним аналізом і формуванням рекомендацій щодо вдосконалення моделей.
Наукова новизна. Отримав подальший розвиток метод схемотехнічного моделювання електричних і електронних схем загального призначення шляхом поширення його на новий клас об'єктів - системи електроживлення електротехнологічних установок.
Практична цінність. Побудова математичних і функціональних моделей складних систем із залученням MATLAB дозволяє враховувати їх основні особливості, істотно розширює можливості для моделювання, вивчення і дослідження джерел живлення. На основі запропонованого підходу були розроблені і побудовані імітаційні лабораторні стенди конкретних джерел живлення, що дозволяють задавати і досліджувати їх будь-які режими і характеристики
Ще раз про неподільність індуктивності розсіювання трансформатору
No full textPurpose. The purpose of the article is to show the inadequacy of the traditional T-shaped equivalent circuit for modeling transformer operations with saturated core. The aim is to point out the unreasonableness of the separation of the transformer leakage inductance into components. The aim is also to explain the need to apply the П-shaped transformer equivalent circuits to transformers with two and three windings with finite radial thickness.
Methodology. Analysis of magnetic fields in the transformer window and simulation of transient processes in equivalent circuits of the transformer using a preprocessor ATPDraw to the program ATP.
Findings. The unfoundedness of the well-known T-shaped transformer equivalent circuit is shown. Differences in the processes in the core legs and yokes when transformer is connected to the network and during short circuits of the windings are noted. Equivalent circuits of a transformer with two and three windings of finite thickness are proposed, reproducing these differences.
Originality. The absence of physical meaning in dividing the transformer leakage inductance into components is stated. The advantages of the П-shaped equivalent circuit are shown when calculating inrush currents accompanying the transformer switching to the network on its inner and outer windings.
Practical value. We show theoretical insolvency and practical unsuitability of the Т-shaped equivalent circuit for studying transformer operations accompanied by saturation of the magnetic circuit. Advantages of the П-shaped equivalent circuit are clarified.Цель работы. Показать неадекватность традиционной Т-образной схемы замещения трансформатора в режимах с насыщением магнитопровода. Указать на необоснованность разделения индуктивности рассеяния трансформатора на компоненты. Объяснить необходимость применения П-образной схемы замещения и ее структуру в случае трансформатора с двумя и тремя обмотками конечной радиальной толщины.
Методы исследования. Анализ магнитных полей в окне трансформатора и моделирование переходных процессов в схемах замещения трансформатора посредством препроцессора ATPDraw программы ATP.
Полученные результаты. Показана необоснованность широко известной Т-образной схемы замещения трансформатора. Отмечены отличия процессов в стержнях и ярмах трансформатора при его включении на сеть и при коротких замыканиях обмоток. Предложены схемы замещения трансформатора с двумя и тремя обмотками конечной толщины, воспроизводящие эти отличия.
Научна новизна. Констатировано отсутствие физического смысла в разделении индуктивности рассеяния трансформатора на компоненты. Показаны преимущества П-образной схемы замещения при расчете бросков тока намагничивания, сопровождающих включение трансформатора со стороны внутренней и внешней обмоток.
Практическая ценность. Отмечена теоретическая несостоятельность и практическая непригодность Т-образной схемы замещения для расчета режимов, сопровождаемых насыщение магнитопровода. Показаны преимущества Т-образной схемы замещения.Мета роботи. Показати неадекватність традиційної Т-подібної заступної схеми трансформатора в режимах с насиченням його магнітопроводу. Вказати на необґрунтованість розподілу індуктивності розсіювання трансформатора на компоненти. Пояснити необхідність застосування П-подібної заступної схеми у випадку трансформатора з двома і трьома обмотками скінченої радіальної товщини.
Методи дослідження. Аналіз магнітних полів у вікні трансформатора і моделювання перехідних процесів в заступних схемах трансформатора за допомогою препроцесора ATPDraw програми ATP.
Отримані результати. Показана необґрунтованість широко відомої Т-подібної заступної схеми трансформатора. Відзначено відмінності процесів в стрижнях і ярмах трансформатора при його включенні на мережу і при коротких замиканнях обмоток. Запропоновано заступні схеми трансформатора з двома і трьома обмотками кінцевої товщини, які відтворюють ці відмінності.
Наукова новизна. Констатовано відсутність фізичного сенсу в поділі індуктивності розсіювання трансформатора на компоненти. Показано переваги П- подібної заступної схеми при розрахунку кидків струму намагнічування, які супроводжують включення трансформатора з боку внутрішньої і зовнішньої обмоток.
Практична цінність. Відзначено теоретична неспроможність і практична непридатність Т-подібної заступної схеми для розрахунку режимів, що супроводжуються насичення магнітопроводу. Показано переваги Т-подібної заступної схеми
Особливості польового моделювання електромагнітних процесів тролейного шинопровода
Get PDFPurpose. 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 time-dependent 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.Цель работы. Исследование и анализ параметров троллейных шинопроводов, в условиях действия высших гармонических составляющих тока, с учетом конструктивных особенностей, нелинейности магнитных и электрофизических свойств материалов, эффектов близости, поверхностных и внешних поверхностных эффектов.
Методы исследования. Исследования проводились с применением методов теории электромагнитного поля, теории электрических цепей, математической физики, конечных элементов, интерполяции, аппроксимации и регрессионного анализа.
Полученные результаты. Разработана математическая пространственная модель электромагнитных процессов в стальном троллейном шинопроводе во временной постановке задачи распределения электромагнитного поля. Получены зависимости распределения эквипотенциальных линий результирующей z-составляющей вектора магнитного потенциала вдоль шинопровода, а также распределения результирующей нормальной составляющей магнитной индукции и напряженности магнитного поля в поперечном (XY) сечении при несинусоидальном токе в троллеях шинопровода. Доказано, что вдоль длины шинопровода, в поперечном их пересечении, магнитное поле стремится к плоско-параллельной форме. Невязка модуля векторного магнитного потенциала вдоль длины шинопровода не превышает 0,9-1,2%. Для уменьшения размерности задачи, вычислительных ресурсов и времени на расчет, предложена двухмерная плоско-параллельная математическая модель в частотной постановке распределения электромагнитного поля. Для учета нелинейных магнитных свойств стальных троллеев предложено определение эффективной кривой намагничивания для нелинейной двумерной задачи электромагнитного поля шинопровода. Полученные результаты верификации, по рассчитанному падению напряжения, подтверждают высокую точность расчета и достоверность полученных результатов (погрешность не превышает 1,88% ÷ 2,06%) двумерной модели в частотной постановке, по отношению к пространственной модели, в постановке задачи зависимой от времени электромагнитного поля.
Научна новизна. Предложена математическая двухмерная модель электромагнитных процессов в частотной постановке задачи распределения электромагнитного поля в троллейном шинопроводе, учитывающая конструктивные особенности, нелинейность магнитных и электрофизических свойств, эффекты близости, поверхностные и внешние поверхностные эффекты, влияние гармонических составляющих тока на падение напряжения и потери мощности в процессе электропередачи, которая позволяет с высокой точностью и эффективностью численной реализации определить параметры троллей шинопровода для соответствующих значений амплитуд и частот весших гармоник тока.
Практическая ценность. Проведена верификация по рассчитанному падению напряжения подтверждающая высокую точность расчета и достоверность полученных результатов (погрешность не превышает 1,88% ÷ 2,06%) двумерной модели в частотной постановке. по отношению к пространственной модели. в постановке задачи зависимой от времени распределения электромагнитного поля.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 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