Electrical Engineering & Electromechanics (E-Journal - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute") / Електротехніка і Електромеханіка (Національний технічний університет - "Харківський політехнічний iнститут")
Not a member yet
941 research outputs found
Sort by
Exploration and mitigation of power quality problems in radial distribution system by placing distributed generation through voltage stability index
Get PDFIntroduction. Distributed generation has played an important role in many aspects of sustainability, such as improving voltage profiles and reducing power losses, in the distribution network. Problem. Frequent variation of loads causes many complications while placing and sizing of distributed generation in the radial distribution network, via quality of supply, and stability of the system. Goal of the paper is to investigate and mitigate the power quality issues towards stabilizing the system during distributed generations placed in the system under various loading conditions. Methodology. The line voltage stability index analyses and enhances the performance of the radial distribution network by effective sizing and location of distributed generation towards the objective function. Practical value. A standard test system IEEE-69 bus radial distribution network is used to understand through MATLAB environment.Вступ. Розподілена генерація відіграла важливу роль у багатьох аспектах стійкості, таких як покращення профілів напруги та зниження втрат електроенергії у розподільній мережі. Проблема. Часті коливання навантаження викликають безліч складнощів при розміщенні та визначенні розміру розподіленої генерації в радіальній розподільній мережі через якість постачання та стабільність системи. Мета статті полягає в тому, щоб дослідити та пом'якшити проблеми з якістю електроенергії для стабілізації системи під час розподіленої генерації, розміщеної у системі за різних умов навантаження. Методологія. Індекс стабільності лінійної напруги аналізує та підвищує продуктивність радіальної розподільної мережі за рахунок ефективного визначення розміру та розташування розподіленої генерації щодо цільової функції. Практична цінність. Для розуміння використовується стандартна тестова система радіальної розподільної мережі IEEE-69 за допомогою середовища MATLAB
Wavelet packet analysis for rotor bar breakage in an inverter induction motor
Get PDFIntroduction. In various industrial processes, squirrel cage induction motors are widely employed. These motors can be used in harsh situations, such as non-ventilated spaces, due to their high strength and longevity. These machines are subject to malfunctions such as short circuits and broken bars. Indeed, for the diagnosis several techniques are offered and used. Novelty of the proposed work provides the use of wavelet analysis technology in a continuous and discrete system to detect faults affecting the rotating part of an induction motor fed by a three-phase inverter. Purpose. This paper aims to present a novel technique for diagnosing broken rotor bars in the low-load, stationary induction machine proposed. The technique is used to address the problem of using the traditional Techniques like Fourier Transforms signal processing algorithm by analyzing the stator current envelope. The suggested method is based on the use of discrete wavelet transform and continuous wavelet transform. Methods. A waveform can be monitored at any frequency of interest using the suggested discrete wavelet transform and continuous wavelet transform. To identify the rotor broken bar fault, stator current frequency spectrum is analyzed and then examined. Based on a suitable index, the algorithm separates the healthy motor from the defective one, with 1, 2 and 3 broken bars at no-load. Results. In comparison to the healthy conditions, the recommended index significantly raises under the broken bars conditions. It can identify the problematic conditions with clarity. The possibility of detecting potential faults has been demonstrated (broken bars), using discrete wavelet transform and continuous wavelet transform. The diagnostic method is adaptable to temporary situations brought on by alterations in load and speed. Performance and efficacy of the suggested diagnostic method are demonstrated through simulation in Simulink® MATLAB environment.Вступ. У різних промислових процесах широко використовуються асинхронні двигуни із короткозамкненим ротором. Ці двигуни можуть використовуватися в суворих умовах, наприклад, в приміщеннях, що не вентилюються, завдяки їх високій міцності і довговічності. Ці машини схильні до несправностей, таких як коротке замикання і зламані стрижні. Зрозуміло, що для діагностики пропонується та використовується кілька методик. Новизна запропонованої роботи полягає у використанні технології вейвлет-аналізу в безперервній і дискретній системі для виявлення несправностей, що впливають на частину асинхронного двигуна, що обертається, що живиться від трифазного інвертора. Мета. У цій статті представлена нова методика діагностики зламаних стрижнів ротора в малонавантаженій стаціонарній асинхронній машині. Цей метод використовується для вирішення проблеми використання традиційних методів, таких як алгоритм обробки сигналів перетворення Фур’є, шляхом аналізу огинаючої струму статора. Пропонований метод заснований на використанні дискретного вейвлет-перетворення та безперервного вейвлет-перетворення. Методи. Форма сигналу може відстежуватися на будь-якій частоті, що цікавить, з використанням запропонованого дискретного вейвлет-перетворення і безперервного вейвлет-перетворення. Для виявлення несправності обриву стрижня ротора частотний спектр статора аналізується, а потім досліджується. На основі відповідного індексу алгоритм відокремлює справний двигун від несправного з 1, 2 і 3 зламаними стрижнями на холостому ході. Результати. Порівняно із нормальними умовами рекомендований показник значно підвищується за умов зламаних стрижнів. Він може чітко визначити проблемні умови. Було продемонстровано можливість виявлення потенційних несправностей (зламані стрижні) з використанням дискретного вейвлет-перетворення та безперервного вейвлет-перетворення. Метод діагностики адаптується до тимчасових ситуацій, викликаних змінами навантаження та швидкості. Працездатність та ефективність запропонованого методу діагностики продемонстровано за допомогою моделювання у середовищі Simulink® MATLAB
Transmission line planning using global best artificial bee colony method
Get PDFIntroduction. Network expansion, substation planning, generating expansion planning, and load forecasting are all aspects of modern power system planning. The aim of this work is to solve network planning considering both future demand and all equality and inequality constraints. The transmission network design problem for the 6-bus system is considered and addressed using the Global Best Artificial Bee Colony (GABC) method in this research. The program is written in the Matrix Laboratory in MATLAB environment using the proposed methodology. Novelty of the work consist in considering the behavior of bees to find food source in most optimized way in nature with feature of user based accuracy selection and speed of execution selection on any scale of the system to solve Transmission Lines Expansion Problem (TLEP). The proposed method is implemented on nonlinear mathematical function and TLEP function. When demand grows, the program output optimally distributes new links between new generation buses and old buses, determines the overall minimum cost of those links, and determines if those linkages should meet power system limits. Originality of the proposed method is that it eliminated the need of load shedding while planning the future demand with GABC method. Results are validated using load flow analysis in electrical transient analyzer program, demonstrating that artificial intelligence approaches are accurate and particularly effective in non-linear transmission network planning challenges. Practical value of the program is that it can use to execute cost oriented complex transmission planning decision.Вступ. Розширення мережі, планування підстанцій, планування розширення виробництва та прогнозування навантаження - все це аспекти планування сучасної енергосистеми. Мета цієї роботи полягає в тому, щоб вирішити мережеве планування з урахуванням як майбутнього попиту, так і всіх обмежень рівності та нерівності. У цьому дослідженні проблема проектування мережі передачі для системи з шістьма шинами розглядається і вирішується з використанням методу Global Best Artificial Bee Colony (GABC). Програма написана у Matrix Laboratory у середовищі MATLAB за запропонованою методикою. Новизна роботи полягає у розгляді поведінки бджіл для пошуку джерела їжі найбільш оптимальним способом у природі з можливістю вибору користувачем точності та вибору швидкості виконання у будь-якому масштабі системи для вирішення проблеми розширення ліній електропередачі (TLEP). Пропонований метод реалізований на нелінійній математичній функції та функції TLEP. Коли попит зростає, вихідні дані програми оптимально розподіляють нові з’єднання між шинами нового покоління та старими шинами, визначають загальну мінімальну вартість цих з’єднань та визначають, чи ці з’єднання повинні відповідати обмеженням енергосистеми. Оригінальність запропонованого методу полягає в тому, що він усунув необхідність скидання навантаження під час планування майбутнього попиту методом GABC. Результати підтверджуються за допомогою аналізу потоку навантаження у програмі аналізу перехідних процесів, демонструючи, що підходи штучного інтелекту точні та особливо ефективні під час вирішення завдань планування нелінійної мережі передачі. Практична цінність програми полягає в тому, що вона може бути використана для виконання економічно орієнтованого комплексного рішення щодо планування передачі
Method for control by orbital spacecraft magnetic cleanliness based on multiple magnetic dipole models with consideration of their uncertainty
Get PDFAim. Development of method for control by orbital spacecraft magnetic cleanliness based on multiple magnetic dipole models using compensation of the initial magnetic field with consideration of magnetic characteristics uncertainty. Methodology. Orbital spacecraft multiple magnetic dipole models calculated as solution of nonlinear minimax optimization problem based on near field measurements for prediction orbital spacecraft far magnetic field magnitude. Nonlinear objective function calculated as the weighted sum of squared residuals between the measured and predicted magnetic field. Weight matrix calculated as inverse covariance matrix of random errors vector. Values of magnetic moments and coordinates of placement of compensating magnetic dipoles for compensation of the orbital spacecraft initial magnetic field also calculated as solution of nonlinear minimax optimization problem. Both solutions of this nonlinear minimax optimization problems calculated based on particle swarm nonlinear optimization algorithms. Results. Results of prediction spacecraft far magnetic field magnitude based on orbital spacecraft multiple magnetic dipole models using near field measurements and compensation of the initial magnetic field with consideration of orbital spacecraft magnetic characteristics uncertainty for ensuring the orbital spacecraft magnetic cleanliness. Originality. The method for control by orbital spacecraft magnetic cleanliness based on multiple magnetic dipole models using compensation of the initial magnetic field with consideration of magnetic characteristics uncertainty is developed. Practical value. An important practical problem of ensuring orbital spacecraft magnetic cleanliness based on orbital spacecraft multiple magnetic dipole models using near field measurements and compensation of the initial magnetic field with consideration of orbital spacecraft magnetic characteristics uncertainty solved.Мета. Розробка методу управління магнітною чистотою орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного поля з використанням компенсації вихідного магнітного поля та з урахуванням невизначеності магнітних характеристик. Методологія. Багатодипольна модель магнітного поля орбітального космічного апарату розрахована як рішення задачі нелінійної мінімаксної оптимізації на основі вимірювань ближнього магнітного поля для прогнозування величини дальнього магнітного поля. Нелінійна цільова функція обчислена у вигляді зваженої суми квадратів залишків між виміряним і прогнозованим магнітним полем. Вагова матриця розрахована у вигляді оберненої коваріаційної матриці вектора випадкових помилок. Значення магнітних моментів і координати розміщення компенсуючих магнітних диполів для компенсації початкового магнітного поля орбітального космічного апарату також розраховані як рішення нелінійної задачі мінімаксної оптимізації. Рішення обох задач нелінійної мінімаксної оптимізації розраховані на основі алгоритмів нелінійної оптимізації роєм частинок. Результати. Результати прогнозування величини дальнього магнітного поля орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного диполя з використанням вимірювань ближнього поля та компенсації вихідного магнітного поля з урахуванням невизначеності магнітних характеристик для забезпечення магнітної чистоти орбітального космічного апарату. Оригінальність. Розроблено метод управління магнітною чистотою орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного поля з використанням компенсації вихідного магнітного поля та з урахуванням невизначеності магнітних характеристик. Практична цінність. Вирішено важливу практичну задачу забезпечення магнітної чистоти орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного диполя з використанням вимірювань ближнього поля та компенсації вихідного магнітного поля з урахуванням невизначеності магнітних характеристик орбітального космічного апарату
Determination of the electric field strength of high-voltage substations
Get PDFThe electric field strength is one of the main factors influencing sensitive microprocessor equipment and personnel on power stations and substations, power lines. Determining its level is an important applied task for ensuring the safe operation of electrical installations. The aim is to develop calculation relationships for determining the electric field strength created by the busbar of high-voltage substations in the working areas of personnel. The solution of the problem was based on the use of the method of equivalent charges to determine the strength of the electric field created by the complex busbar of high-voltage substations. Methodology. The development was based on solving the problem of the potential of the electric field of a point charge located in a dielectric half-space for a cylindrical coordinate system. By representing the electrode in the form of a set of point charges and subsequent integration, an expression for calculating the potential is obtained, created by a busbar of arbitrary orientation of finite length in an analytical form. Using the principle of superposition of fields and the definition of the derivative, expressions were obtained for calculating the vertical component of the electric field strength at given heights. Results. Based on the obtained expressions, using Visual Basic, the simulation of the distribution of the electric field strength under a three-phase power line with a voltage of 150 kV was performed. Comparison with the known calculation results obtained on the basis of analytical expressions for infinitely long conductors showed that the obtained expressions have an error of no more than 7%. The scientific novelty lies in the fact that for the first time expressions were obtained for determining the electric field strength created by a system of electrodes of finite length, based on the analytical method for solving differential equations. Practical significance. The proposed technique is implemented as a test module of the LiGro specialized software package, which allows modeling complex busbar systems typical for power stations and substations and power lines. A test calculation was carried out for an operating substation of regional electric networks with a voltage class of 110 kV. By comparing the duration of the calculation of switchgears with a diagonal of about 500 m, it was found that the calculation time in the LiGro complex based on the analytical method is several tens of times less than the calculation based on the finite element method. In addition, a more powerful computer was used for the end element simulation.В електричних станціях та підстанціях, лініях електропередачі напруженість електричного поля є одним з головних факторів впливу на чутливе мікропроцесорне обладнання та персонал. Визначення її рівня є важливою прикладною задачею для забезпечення безпечної експлуатації електроустановок. Мета роботи – розробка розрахункових співвідношень для визначення напруженості електричного поля, що створюється ошиновкою високовольтних підстанцій в робочих зонах персоналу. Розв'язання задачі базувалося на використанні методу еквівалентних зарядів для визначення напруженості електричного поля, створюваного складною ошиновкою високовольтних підстанцій. Методика. В основу розробки покладено розв’язання задачі про потенціал електричного поля точкового заряду, розташованого в діелектричному наппівпросторі, для циліндричної системи координат. Шляхом представлення електроду у вигляді множини точкових зарядів та подальшого інтегрування отримано вираз для розрахунку потенціалу, що створений ошиновкою довільної орієнтації кінцевої довжини в аналітичному вигляді. Використовуючи принцип суперпозиції полів і визначення похідної, отримано вирази для розрахунку вертикальної складової напруженості електричного поля на заданих висотах. Результати. На основі отриманих виразів за допомогою Visual Basic виконано моделювання розподілу напруженості електричного поля під трифазною лінією електропередачі напругою 150 кВ. Порівняння з відомими результатами розрахунків, отриманими на основі аналітичних виразів для нескінченно довгих провідників, показало, що отримані вирази мають похибку не більше 7%. Наукова новизна полягає в тому, що вперше отримано вирази для визначення напруженості електричного поля, створюваного системою електродів скінченної довжини, на основі аналітичного методу розв’язування диференціальних рівнянь. Практична значимість. Запропонований спосіб реалізовано у вигляді тестового модулю спеціалізованого програмного комплексу LiGro, що дозволяє виконувати моделювання складних систем ошиновок, характерних для електричних станцій та підстанцій і ліній електропередачі. Виконано тестовий розрахунок для діючої підстанції регіональних електричних мереж класом напруги 110 кВ. Шляхом порівняння тривалості розрахунку розподільчих пристроїв з діагоналлю близько 500 м встановлено, що час розрахунку в комплексі LiGro на основі аналітичного методу в декілька десятків разів менший, ніж розрахунок на основі методу кінцевих елементів. Крім того, для моделювання методом кінцевих елементів використовувався комп’ютер з більш потужними характеристиками
Дослідження впливу параметрів сучасних грозозахисних тросів на величину втрат потужності в них для повітряних ліній електропередавання 330-750 кВ
Get PDFIntroduction. The problem of estimating power losses in grounding wires with built-in fiber optic cable for overhead power lines of voltage class 330-750 kV is relevant, while it is obvious that the amount of losses depends on the chosen brand of wire. Problem. In the article, an analysis of the influence of the parameters of grounding wires on the amount of losses that occur in them in the normal mode of operation of the overhead power lines is carried out. Goal. The purpose of the work is to determine the criterion for the selection of grounding wires with a built-in optical fiber cable under the condition of increasing the energy efficiency of electricity transmission. Methodology. To calculate power losses in grounding wires, the methods of electromagnetic field theory were used, while taking into account the location of phase conductors on various types of towers of operating 330-750 kV overhead power lines and the possible current load of such lines. Results. The paper analyzed the dependence of losses in the grounding wires of the overhead power lines on the ratio of its active and reactive resistances, determined in which range of this ratio the losses will be close to the maximum. It is shown that the amount of specific power losses in the grounding wires of 330-750 kV overhead power lines in its normal operating modes can range from 1.6 kW/km for the 750 kV lines to hundreds of W/km for the 330 kV power lines. Originality. For the first time, it is recommended to use grounding wires with built-in fiber optic cable with running active resistance in the range of no more than 0.25 Ohm/km, which will minimize power losses and increase the energy efficiency of the 330-750 kV overhead power lines. Practical value. The obtained results can be applied at the stage of designing new or modernizing existing overhead power lines in order to reduce losses and increase the energy efficiency of lines.Досліджено втрати електроенергії в грозозахисних системах повітряних ліній електропередавання напругою 330-750 kV з грозозахисними тросами, що містять вбудований оптоволоконний кабель. Показано, що ці втрати є значними, залежать від взаємного розташування фаз та тросу, навантаження лінії за струмом та параметрів самого тросу (співвідношення його активного та реактивного опорів) і можуть становити від 1,6 kW/km для ліній 750 kV до сотень W/km для ліній 330 kV. Визначено, що грозозахисні троси з погонним активним опором в діапазоні від 0,32 W/km до 1,5 W/km будуть мати втрати, близькі до максимальних. Вперше рекомендовано використовувати грозозахисні троси, які містять вбудований оптоволоконний кабель, з погонним активним опором не більше 0,25 W/km, що дозволить зменшити втрати потужності та підвищити енергоефективність повітряних ліній електропередавання 330-750 kV
Dynamic measurement of magnetic characteristics of switched reluctance motor
Get PDFIntroduction. Switched reluctance motor (SRM) is a type of electric motor featuring nonlinear magnetic characteristics. The flux linkage or inductance profile of SRM is usually required for the purpose of high control performance, and can be normally obtained through conventional static test by using DC or AC method when the rotor is locked. Problem. However, it is not practical to use the conventional method of measurement when the specific apparatus for locking the rotor is unavailable. Besides, due to the magnetic nonlinearity of SRM, the saturation effect makes it difficult to obtain the saturated magnetic characteristics, and the conventional static AC test fails to address this problem. Novelty. In this paper, a dynamic measurement method of the magnetization curves of SRM is proposed which allows the measurement take place while the motor is running with load. Methodology. Based on the conventional static AC test, the proposed measurement handles the saturation problem successfully by introducing a DC offset in the high frequency AC voltage. Phase inductance with different rotor positions and currents can be obtained by analyzing simple equivalent circuit. Practical value. Simulation is conducted in MATLAB/Simulink environment and the results have verified that the proposed dynamic measurement can effectively obtain the magnetic characteristics of SRM.Вступ. Вентильний реактивний двигун (ВРД) є типом електродвигуна з нелінійними магнітними характеристиками. Профіль потокозчеплення або індуктивності ВРД зазвичай потрібний для забезпечення високої ефективності управління і зазвичай може бути отриманий за допомогою звичайних статичних випробувань з використанням постійного або змінного струму, коли ротор заблокований. Проблема. Однак недоцільно використовувати традиційний метод вимірювання, коли відсутній спеціальний пристрій для блокування ротора. Крім того, через магнітну нелінійність ВРД ефект насичення ускладнює отримання насичених магнітних характеристик, і звичайне статичне випробування змінним струмом не вирішує цю проблему. Новизна. У цій роботі пропонується метод динамічного вимірювання кривих намагнічування ВРМ, який дозволяє проводити вимірювання під час роботи двигуна з навантаженням. Методологія Пропонований вимір, заснований на звичайному статичному випробуванні змінним струмом, успішно вирішує проблему насичення за рахунок введення зміщення постійного струму у високочастотну змінну напругу. Фазна індуктивність при різних положеннях ротора та струмів може бути отримана шляхом аналізу простої еквівалентної схеми. Практична цінність. Моделювання проводилося у MATLAB/Simulink, і результати підтвердили, що пропонованим динамічним вимірюванням можливо ефективно отримати магнітні характеристики ВРД
Field programmable gate array hardware in the loop validation of fuzzy direct torque control for induction machine drive
Get PDFIntroduction. Currently, the direct torque control is very popular in industry and is of great interest to scientists in the variable speed drive of asynchronous machines. This technique provides decoupling between torque control and flux without the need to use pulse width modulation or coordinate transformation. Nevertheless, this command presents two major importunities: the switching frequency is highly variable on the one hand, and on the other hand, the amplitude of the torque and stator flux ripples remain poorly controlled throughout the considered operating speed range. The novelty of this article proposes improvements in performance of direct torque control of asynchronous machines by development of a fuzzy direct torque control algorithm. This latter makes it possible to provide solutions to the major problems of this control technique, namely: torque ripples, flux ripples, and failure to control switching frequency. Purpose. The emergence of this method has given rise to various works whose objective is to show its performance, or to provide solutions to its limitations. Indeed, this work consists in validation of a fuzzy direct torque control architecture implemented on the ML402 development kit (based on the Xilinx Virtex-4 type field programmable gate array circuit), through hardware description language (VHDL) and Xilinx generator system. The obtained results showed the robustness of the control and sensorless in front of load and parameters variation of induction motor control. The research directions of the model were determined for the subsequent implementation of results with simulation samples.Вступ. В даний час пряме управління моментом дуже популярне в промисловості і викликає великий інтерес у вчених у галузі частотно-регульованого приводу асинхронних машин. Цей метод забезпечує розв'язку між керуванням моментом, що крутить, і магнітним потоком без необхідності використання широтно-імпульсної модуляції або перетворення координат. Тим не менш, ця команда представляє дві основні незручності: з одного боку, частота комутації сильно варіюється, а з іншого боку, амплітуда пульсацій моменту і потоку статора залишається погано контрольованою у всьому діапазоні робочих швидкостей. Новизна цієї статті пропонує поліпшення характеристик прямого керування моментом, що крутить, асинхронних машин шляхом розробки нечіткого алгоритму прямого управління моментом, що крутить. Останнє дозволяє вирішити основні проблеми цього методу управління, а саме: пульсації моменту, що крутить, пульсації потоку і нездатність контролювати частоту перемикання. Мета. Поява цього методу породило різні роботи, метою яких є показати його ефективність чи запропонувати рішення стосовно його обмежень. Дійсно, ця робота полягає у перевірці нечіткої архітектури прямого управління моментом, що крутить, реалізованої в наборі для розробки ML402 (на основі схеми Xilinx Virtex-4 з програмованою користувачем вентильною матрицею), за допомогою мови опису обладнання (VHDL) та генераторної системи Xilinx. Отримані результати показали робастність керування та безсенсорного керування при зміні навантаження та параметрів керування асинхронним двигуном. Визначено напрями дослідження моделі для подальшої реалізації результатів на імітаційних вибірках
Аналіз теплового стану індуктора електромагнітного млина з охолодженням оливою у стаціонарних режимах роботи
Get PDFIntroduction. An electromagnetic mill (EMM) for the technological processing of various substances, which is based on the stator of a three-phase induction motor, is being studied. The stator winding has an increased current density, so the mill is provided with a system of forced cooling with transformer oil. Problem. Currently, there are no works on the thermal state calculation of the EMM with the given design and oil cooling. Therefore, the study of such EMMs thermal state is relevant, as it will contribute to increasing the reliability and efficiency of their work. Goal. Formation of a mathematical model of the thermal state of the electromagnetic mill inductor and the analysis of its heating in stationary modes of operation with cooling by transformer oil. Methodology. The problem of calculating the thermal state, namely the temperature distribution in the main parts of the electromagnetic mill, is solved by the equivalent thermal resistance circuit method. The design of the EMM is provided in a sufficiently complete volume, and on this basis, a corresponding equivalent thermal replacement circuit is formed, which is supplemented by an equivalent hydraulic circuit of oil passageways. An explanation is provided for the composition and solution of the equations algebraic system that describes the distribution of temperatures by the constituent elements of the EMM. Results. The thermal calculation results of the electromagnetic mill showed that the maximum heating temperature is much lower than the allowable one for the selected insulation class. According to the hydraulic scheme, the necessary oil consumption, its average speed and the corresponding pressure at the inlet of the intake pipe are determined, which are at an acceptable level. It is noted that the rather moderate temperature state of the inductor and the hydraulic parameters of the oil path are facilitated by such innovations in the design of the EMM as the loop double layer short chorded winding and axial ventilation channels in the stator core. Originality. Now EMM thermal equivalent circuits with air cooling only have been presented. Therefore, the developed thermal circuit of the oil-cooled inductor is new and makes it possible to evaluate the operating modes of the EMM. Practical value. The proposed technical solutions can be recommended for practical implementation in other EMMs. Taking into account the identified reserves of the EMM temperature state, a forecast was made regarding the transition from its oil cooling to air cooling. But the use of air cooling requires a change in the design of the EMM.Проблема. Досліджується електромагнітний млин (ЕММ) для технологічної обробки різних речовин, який виконано на базі статора трифазного асинхронного двигуна. Обмотка статора має підвищену густину струму, тому для млина передбачена система примусового охолодження трансформаторною оливою. Наразі робіт з розрахунку теплового стану ЕММ з наданою конструкцією і охолодженням оливою не представлено. Тому дослідження теплового стану таких ЕММ є актуальним, бо сприятиме підвищенню надійності та ефективності їх роботи. Метою статті є формування математичної моделі теплового стану індуктора електромагнітного млина та аналіз його нагріву у стаціонарних режимах роботи з охолодженням трансформаторною оливою. Задача розрахунку теплового стану, а саме – розподілу температури в основних частинах індуктора електромагнітного млина, розв’язується методом еквівалентних теплових схем. Конструкція ЕММ надана у достатньо повному обсязі і на цій основі сформована відповідна еквівалентна теплова схема заміщення, яка доповнена еквівалентною гідравлічною схемою шляхів проходження оливи. Надано пояснення щодо складання та розв’язання алгебраїчної системи рівнянь, які описують розподіл температур по складовим елементам індуктора ЕММ. Результати теплового розрахунку індуктора ЕММ показали, що максимальна температура нагріву значно менша за допустиму для обраного класу нагрівостійкості ізоляції. За гідравлічною схемою індуктора визначено необхідні витрати оливи, її середню швидкість і відповідний тиск на вході у впускний патрубок, які знаходяться на допустимому рівні. Зазначено, що досить помірному температурному стану індуктора і гідравлічним параметрам тракту оливи сприяють такі нововведення в конструкцію ЕММ, як двошарова скорочена петльова обмотка статора і аксіальні вентиляційні канали в осерді статора. Натепер були представлені теплові еквівалентні схеми ЕММ лише з повітряним охолодженням. Тому розроблена теплова схема індуктора з охолодженням оливою є новою і дає можливість оцінки режимів роботи ЕММ
Прискорення виходу на усталений режим при моделюванні напівпровідникових перетворювачів
Get PDFThe purpose of the article is to develop a method and algorithm for the accelerated calculation of steady states of thyristor converters using computer models of converters based on the use of the theory of difference equations in the form of recurrent linear relationships for state variables on the boundaries of the converter periods. Methodology. The article is devoted to the solution of the problem of reducing the cost of computer time to achieve the steady state of the thyristor converter. For this, it is proposed to use difference equations, for which the values of the state variables at the limits of the periods of the converter's operation are taken as variables. These values are accumulated during the initial periods of the transient process of the converter, after which the coefficients of the difference equations are calculated, and the following limit values of the state variables are found using the defined difference equations. A program in the algorithmic language of the MATLAB system is presented, which implements the proposed method and algorithm compatible with the visual model of the converter. Results. The theoretical foundations of the proposed method and the area of its applicability are substantiated. Recommendations are presented for determining the number of periods of the flow process that must be calculated for further implementation of the method. An algorithm for forming matrix relations for determining the coefficients of difference equations with respect to the values of state variables at the boundaries of periods is shown. Matrix equations are given that allow calculating the parameters of the steady state. All stages of the algorithm are illustrated with numerical examples. Originality. The method rationally combines all the advantages of visual modeling based on the numerical integration of equations using the method of state variables for the periods of operation of the converter with the analytical solution of the recurrence relations obtained on this basis for the values of state variables at the boundaries of adjacent periods. Practical value. The proposed method makes it possible to reduce by several orders of magnitude the computer time spent on calculating the parameters of the steady-state mode of the converter and, at the same time, to significantly improve the accuracy of these calculations. The practical application of the method is very effective in research and design of thyristor converters of electrical energy parameters.Стаття присвячена вирішенню проблеми зменшення витрат комп’ютерного часу для досягнення усталеного режиму тиристорного перетворювача. Для цього запропоновано використати різницеві рівняння, для яких в якості змінних приймаються значення змінних стану на межах періодів роботи перетворювача. Ці значення накопичуються на початкових періодах перехідного процесу перетворювача, після чого вираховуються коефіцієнти різницевих рівнянь, і наступні межові значення змінних стану знаходяться з використанням визначених різницевих рівнянь. Представлена програма на алгоритмічній мові системи MATLAB, яка реалізує запропоновані метод і алгоритм сумісно з візуальною моделлю перетворювача