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
Indirect active and reactive powers control of doubly fed induction generator fed by three-level adaptive-network-based fuzzy inference system – pulse width modulation converter with a robust method based on super twisting algorithms
Get PDFAim. This paper presents the minimization of reactive and active power ripples of doubly fed induction generators using super twisting algorithms and pulse width modulation based on neuro-fuzzy algorithms. Method. The main role of the indirect active and reactive power control is to regulate and control the reactive and active powers of doubly fed induction generators for variable speed dual-rotor wind power systems. The indirect field-oriented control is a classical control scheme and simple structure. Pulse width modulation based on an adaptive-network-based fuzzy inference system is a new modulation technique; characterized by a simple algorithm, which gives a good harmonic distortion compared to other techniques. Novelty. adaptive-network-based fuzzy inference system-pulse width modulation is proposed. Proposed modulation technique construction is based on traditional pulse width modulation and adaptive-network-based fuzzy inference system to obtain a robust modulation technique and reduces the harmonic distortion of stator current. We use in our study a 1.5 MW doubly-fed induction generator integrated into a dual-rotor wind power system to reduce the torque, current, active power, and reactive power ripples. Results. As shown in the results figures using adaptive-network-based fuzzy inference system-pulse width modulation technique ameliorate effectiveness especially reduces the reactive power, torque, stator current, active power ripples, and minimizes harmonic distortion of current (0.08 %) compared to classical control.Мета У статті представлено мінімізацію пульсацій реактивної та активної потужності асинхронних генераторів подвійного живлення з використанням алгоритмів суперскрутки та широтно-імпульсної модуляції на основі нейро-нечітких алгоритмів. Метод. Основна роль непрямого управління активною та реактивною потужністю полягає у керуванні та регулюванні реактивної та активної потужностей асинхронних генераторів з подвійним живленням для вітроенергетичних систем з подвійним ротором змінної швидкості. Непряме керування, орієнтоване на поле, - це класична схема керування та проста структура. Широтно-імпульсна модуляція, заснована на системі нечітких висновків на основі адаптивної мережі, є новим методом модуляції; характеризується простим алгоритмом, який дає гарні гармонічні спотворення порівняно з іншими методами. Новизна. Пропонується адаптивна мережа на основі нечіткого висновку із широтно-імпульсною модуляцією. Запропонована побудова методу модуляції базується на традиційній широтно-імпульсній модуляції та системі нечітких висновків на основі адаптивних мереж для отримання надійного методу модуляції та зменшення гармонічних спотворень струму статора. У нашому дослідженні ми використовуємо асинхронний генератор з подвійним живленням потужністю 1,5 МВт, інтегрований у вітроенергетичну систему з подвійним ротором, щоб зменшити пульсації крутного моменту, струму, активної потужності та реактивної потужності. Результати. Як показано на рисунках з результатами, використання методу широтно-імпульсної модуляції на основі нечітких висновків системи адаптивних мереж покращує ефективність, особливо зменшує реактивну потужність, крутний момент, струм статора, пульсації активної потужності, та мінімізує гармонійне спотворення струму (0,08 %) порівняно з класичним керуванням
New design and comparative study via two techniques for wind energy conversion system
Get PDFIntroduction. With the advancements in the variable speed direct drive design and control of wind energy systems, the efficiency and energy capture of these systems is also increasing. As such, numerous linear controllers have also been developed, in literature, for MPPT which use the linear characteristics of the wind turbine system. The major limitation in all of those linear controllers is that they use the linearized model and they cannot deal with the nonlinear dynamics of a system. However, real systems exhibit nonlinear dynamics and a nonlinear controller is required to handle such nonlinearities in real-world systems. The novelty of the proposed work consists in the development of a robust nonlinear controller to ensure maximum power point tracking by handling nonlinearities of a system and making it robust against changing environmental conditions. Purpose. In the beginning, sliding mode control has been considered as one of the most powerful control techniques, this is due to the simplicity of its implementation and robustness compared to uncertainties of the system and external disturbances. Unfortunately, this type of controller suffers from a major disadvantage, that is, the phenomenon of chattering. Methods. So in this paper and in order to eliminate this phenomenon, a novel non-linear control algorithm based on a synergetic controller is proposed. The objective of this control is to maximize the power extraction of a variable speed wind energy conversion system compared to sliding mode control by eliminating the phenomenon of chattering and have a good power quality by fixing the power coefficient at its maximum value and the Tip Speed Ratio maintained at its optimum value. Results. The performance of the proposed nonlinear controllers has been validated in MATLAB/Simulink environment. The simulation results show the effectiveness of the proposed scheme, suppression of the chattering phenomenon and robustness of the proposed controller compared to the sliding mode control law.Вступ. З досягненнями у проектуванні та керуванні вітряними енергосистемами з регульованою швидкістю, зростають також ефективність та захоплення енергії цих систем. Так, в літературі також розроблено численні лінійні контролери для відстеження точки максимальної потужності, які використовують лінійні характеристики системи з вітряними турбінами. Основним обмеженням у всіх цих лінійних контролерах є те, що вони використовують лінеаризовану модель і не можуть мати справу з нелінійною динамікою системи. Однак реальні системи демонструють нелінійну динаміку, і для обробки таких нелінійностей у реальних системах необхідний нелінійний контролер. Новизна запропонованої роботи полягає у розробці надійного нелінійного контролера для забезпечення відстеження точки максимальної потужності шляхом обробки нелінійності системи та забезпечення її стійкості до змін умов навколишнього середовища. Мета. Спочатку управління ковзним режимом вважалося одним з найпотужніших методів управління, що пов’язано з простотою його реалізації та надійністю порівняно з невизначеністю системи та зовнішніми збуреннями. На жаль, цей тип контролера страждає від головного недоліку, а саме явища вібрування. Методи. Тому у цій роботі з метою усунення цього явища пропонується новий нелінійний алгоритм управління, заснований на синергетичному контролері. Завдання цього контролю – максимізувати відбір потужності системи перетворення енергії вітру зі змінною швидкістю порівняно із регулюванням ковзного режиму, усуваючи явище вібрування, і мати хорошу якість енергії, фіксуючи коефіцієнт потужності на його максимальному значенні та підтримуючи кінцевий коефіцієнт швидкості на його оптимальному значенні. Результати. Ефективність запропонованих нелінійних контролерів перевірена в середовищі MATLAB/Simulink. Результати моделювання показують ефективність запропонованої схеми, придушення явища вібрування та стійкість запропонованого контролера порівняно із законом управління ковзного режиму
Розрахункова модель визначення комплексного опору силових високовольтних одножильних кабелів з полімерною ізоляцією
Get PDFIntroduction. The wave parameters of power cables with polymer insulation differ significantly from the parameters of overhead lines and power transformers. As a result, there are more and more objects in electrical networks for which the occurrence of complex multi frequency transients, accompanied by dangerous overvoltages, should be expected. Purpose. To develop a computational model of the complex impedance of high-voltage single-core power cables of coaxial design required to determine the frequency dependencies of the active resistance and inductance of the conductive core and metal shield, taking into account the surface effect and proximity effect. Methodology. The method is based on solving a system of linear algebraic Kirchhoff equations (SLAE) for magnetically coupled contours. SLAE can be used to calculate conductors taking into account the skin effect and proximity effect. Practical value. The developed model is the basis for determining the characteristic impedance of high-voltage single-core power cables in a wide range of frequencies required to establish adequate criteria for evaluating the parameters of high-frequency effects critical for cross linked polyethylene insulation.Запропонована чисельна розрахункова модель визначення активного опору та індуктивності струмопровідної жили й металевого екрану силових одножильних кабелів коаксіальної конструкції з урахуванням поверхневого ефекту та ефекту близькості в широкому діапазоні частоти. Виконано в залежності від частоти порівняння коефіцієнтів нерівномірності розподілу струму по перетину струмопровідної жили кабелю. Показано, що збільшення товщини мідного екрану призводить до збільшення коефіцієнта нерівномірності розподілу струму по перерізу екрану та активного опору кабелю для частоти 100 кГц при незмінному перерізі струмопровідної жили. Розроблена модель є основою для визначення характеристичного імпедансу силових високовольтних одножильних кабелів в широкому діапазоні частоти, необхідного для встановлення адекватних критеріїв оцінки параметрів високочастотних впливів, критичних для зшитої поліетиленової ізоляції
Исследование режимов работы токопроводов в системах питания кранов с индукционной подпиткой с учётом влияния высших гармоник тока
Get PDFPurpose. Investigation of the influence of higher harmonics of current on current distribution, voltage and power losses in the supply systems of crane trolleys and development of a calculation method for practical use. Methodology. The analytical method and the results of the modeling method were used for research. Results. Analytical relationships have been obtained that make it possible to determine the current distribution, voltage and power losses in the systems of induction feeding of crane trolleys, taking into account the composition and amplitude of the higher harmonics of the current. Originality. For the first time, analytical dependences are obtained that take into account the effect of changing the trolley parameters on the frequency in the feed systems. Numerical values have been determined for the most commonly used induction feed systems for cranes. It is shown that with an increase in the cross-section of the feed bar there is a decrease in the main, and especially additional, losses. Practical value. Theoretical relationships have been obtained that can be used to calculate the optimization of induction feed systems in the presence of higher harmonic currents arising in power systems during operation of crane semiconductor controlled electric drives.У статті викладена методика розрахунку розподілу струму по струмопроводам, втрат напруги і потужності з урахуванням вищих гармонік струму в системах живлення кранів з індукційним підживленням. Отримані необхідні аналітичні залежності, що пов’язують параметри струмопроводів з відносними значеннями частоти вищих гармонійних і визначають їх вплив на струморозподіл, втрати напруги та потужності. Показано, що зі збільшенням перетину шин підживлення відбувається зниження втрат напруги і додаткових втрат, в тому числі і від струмів вищих гармонік, за рахунок перерозподілу цих струмів і втрат від них в шину подачі, що має практично незалежний від частоти активний опір. Показано, що основна частина додаткових втрат визначається амплітудами гармонік з порядком n≤7. Методика може бути застосована для систем живлення залізничного транспорту і розподільних систем, виконаних з застосуванням сталемідних і сталеалюмінієвих струмопроводів
К решению задачи синтеза системы управления процессом дозированной подачи электродной проволоки для оборудования дуговой сварки
Get PDFGoal. Refinement of the methodology for the development of an effective control system for an electric drive with controlled relay-type regulators for organizing a metered feed of an electrode wire using the parameters of the arc process with the possibility of using it in design practice and practice of technological application. Methodology. The proposed method for the mathematical description (mathematical model) of the system of the developed structure electric drive - arc process with current feedback of welding with a variable structure device is based on the theory of automatic control as applied to nonlinear elements, the application of the theory of operational calculus. At the same time, a selection and description of a nonlinear node in the feedback circuit in the form of a relay element with a certain structure and subsequent linearization of this element was made. As an electric motor of the electrode wire feeder, a new development of a specialized valve electric motor is used, which is used in the system with a microprocessor controller. Results. Due to the presence of a substantially nonlinear link, the calculation of the valve electric drive system – the arc process can be found on the basis of a system of nonlinear differential equations, which is practically impossible for practical application. In this work, these complications are overcome on the basis of a rational choice of the description of the nonlinear link, its harmonic linearization and obtaining on this basis a mathematical description of the system, from which, using the methodology of operational calculus, the relations necessary for calculating the parameters of the system are determined in analytical form. Originality. The problem of calculating a rather complex problem of mathematical description of the valve electric drive system – a technological link in the form of an arc process with a substantially nonlinear link in the feedback circuit in the work is solved with the effective use of a set of methodological methods, which include as a means of representing individual links, including nonlinear links selected simplifications and solutions of the obtained differential equations using original methods of operational calculus. The proposed method (mathematical model) is tested in two directions – oscillography of a real system, as well as system simulation. Practical significance. Using the developed methods for describing the control system, it is possible to calculate its characteristics and, on their basis, select the parameters for setting the electric drive controller, which allows, without additional experimental research, to obtain the necessary character of the transfer of electrode metal, and, consequently, the quality of the result of the arc process.Проанализированы существующие системы активного влияния на перенос электродного металла при управлении процессом электродуговой сварки плавящимся электродом, в том числе, и на основе импульсной подачи электродной проволоки. Особо выделен новый способ сварки – с управляемыми параметрами движения за счёт введения в электропривод обратных связей по параметрам дугового процесса cвврки-наплавки с дозированной подачей проволоки. Рассмотрен алгоритм реализации сварки с дозированной подачей. Выбран электропривод механизма подачи, который базируется на специально разработанном быстродействующем вентильном электродвигателе с компьютеризованным регулированием. Для анализа и выбора параметров этой системы предложено рассматривать её в комплексе с дуговым процессом с применением методов гармонической линеаризации
Reproducing of the humidity curve of power transformers oil using adaptive neuro-fuzzy systems
Get PDFIntroduction. One of the parameters that determine the state of the insulation of power transformers is the degree of moisture content of cellulose insulation and transformer oil. Modern systems of continuous monitoring of transformer equipment have the ability to accumulate data that can be used to reproduce the dynamics of moisture content in insulation. The purpose of the work is to reproduce the curve of the of humidity of transformer oil based on the results of measuring the temperature of the upper and lower layers of oil without the need for direct measurement of moisture content by special devices. Methodology. The construction of a fuzzy neural network is carried out using networks based on adaptive neuro-fuzzy system ANFIS. The network generated using the Grid Partition algorithm without clustering and Subtractive Clustering. Results. The paper presents a comparative analysis of fuzzy neural networks of various architectures in terms of increasing the accuracy of reproducing the moisture content of transformer oil. For training and testing fuzzy neural networks, the results of continuous monitoring of the temperature of the upper and lower layers of transformer oil during two months of operation used. Considered twenty four variants of the architecture of ANFIS models, which differ in the membership functions, the number of terms of each input quantity, and the number of training cycles. The results of using the constructed fuzzy neural networks for reproducing the dynamics of moisture content of transformer oil during a month of operation of the transformer are presented. The reproducing accuracy was assessed using the root mean square error and the coefficient of determination. The test results indicate the sufficient adequacy of the proposed models. Consequently, the RMSE value for the network constructed using Grid Partition method was 0.49, and for the network built using the Subtractive Clustering method – 0.40509.Вступ. Одним з параметрів, що визначають стан ізоляції силових трансформаторів, є ступінь вологості целюлозної ізоляції та трансформаторного масла. Сучасні системи неперервного контролю трансформаторного обладнання мають можливість накопичувати дані, які можуть бути використані для відтворювання динаміки вологості ізоляції при зміненні теплового режиму трансформатора. Метою роботи є відтворення кривої вологості трансформаторного масла за результатами вимірювання температури верхніх і нижніх шарів масла без необхідності прямого вимірювання вологовмісту спеціальними пристроями. Методологія. Побудова нечіткої нейронної мережі здійснюється із використанням адаптивних нейро-нечітких систем виводу ANFIS. Генерування моделі виконано за методами Grid Partition та Subtractive Clustering. Результати. Наведено порівняльний аналіз моделей ANFIS різної архітектури з точки зору підвищення точності відтворення кривої вологовмісту трансформаторного масла за результатами контролю температури його верхніх та нижніх шарів. При навчанні та тестуванні моделей ANFIS використовувались результати неперервного контролю трансформаторного масла протягом двох місяців експлуатації. Розглянуто двадцять чотири варіанти архітектури моделей ANFIS, які відрізняються функціями приналежності, кількістю термів кожної вхідної величини та кількістю циклів навчання. Представлені результати використання побудованих моделей ANFIS для відтворення кривої динаміки вологості масла протягом місяця експлуатації трансформатора. Точність відтворення кривої вологості масла оцінювалась шляхом розрахунку кореневої середньоквадратичної помилки та коефіцієнта детермінації. Результати тестувань свідчать про достатню адекватність запропонованих моделей. Значення кореневої середньоквадратичної помилки для моделі, побудованої із використанням методу Grid Partition, становило 0,49, а для моделі, побудованої з використанням методу Subtractive Clustering – 0,40509
Анализ срока окупаемости модернизированной насосной установки при использовании асинхронных двигателей повышенных классов энергоэффективности
Get PDFAim. The comparative analysis of energy consumption, electricity costs during lifetime cycle and payback period of a pump unit with 90 kW 2-pole induction motors, belonging to various energy efficiency classes, feeding directly from power grid. Methods. The examined operating modes aligned with a typical operating cycle of a pump unit with approximately constant flow rate of 75-110 % of the rated flow. The calculations were based on the pump and induction motors nameplate data, which, in their turn, were based on the manufacturers’ experimental data. Results. The calculations of energy consumption, electricity costs and payback periods of a pump unit with 90 kW 2-pole induction motors, feeding directly from power grid have been performed in the article. The application of induction motors belonging to IE2, IE3 and IE4 energy efficiency classes has been discussed. Practical value. It has been demonstrated, than in case of replacement of an induction motor of energy efficiency class IE2 due to planned retrofit, payback period for an IE4 induction motor is 2.18 years, energy savings within a calculated 20-year operating period are 268MW·h, which makes €41110 in money terms. Under the same conditions, the replacement of an induction motor of energy efficiency class IE2 with an induction motor of energy efficiency class IE3 will allow to save 88 MW·h within a calculated operating period, which, expressed in monetary terms, is €13500 and the payback period is 5.11 years. Thus, the article proves that despite a higher initial price, the choice of an induction motor of energy efficiency class IE4 tends to be more economically advantageous.Цель. Сравнительный анализ расчетов энергопотребления, затрат на электроэнергию в течение жизненного цикла и сроков окупаемости насосной установки с 2-полюсными асинхронными электродвигателями мощностью 90 кВт различных классов энергоэффективности, питающимися напрямую от электрической сети. Методика Рассматриваемые режимы работы соответствовали типовому циклу работы, характерному для насосных установок с приблизительно постоянным расходом 75-110 % от номинального. Расчет основывался на паспортных данных насоса и электродвигателей, которые в свою очередь основаны на экспериментальных данных производителей. Результат В статье произведен расчеты энергопотребления, затрат на электроэнергию и сроков окупаемости насосной установки с 2-полюсными асинхронными электродвигателями мощностью 90 кВт, питающимися напрямую от электрической сети. Рассмотрено применение электродвигателей с классами энергоэффективности IE2, IE3 и IE4. Практическое значение. Показано, что в случае замены электродвигателя класса энергоэффективности IE2 в связи с плановой модернизацией электродвигателем класса энергоэффективности IE4 срок окупаемости для электродвигателя класса энергоэффективности IE4 составляет 2,18 года, экономия электроэнергии в течение расчетного 20-летнего срока эксплуатации составляет 268 МВт·ч, что в денежном выражении составляет 41110 €. При тех же условиях замена электродвигателя класса энергоэффективности IE2 на электродвигатель класса энергоэффективности IE3 позволит достичь экономии электроэнергии в течение расчетного срока эксплуатации 88 МВт·ч, что составляет в денежном выражении 13500 €, и срока окупаемости 5,11 года. Таким образом, в статье показано, что, несмотря на более высокую начальную стоимость, выбор электродвигателя класса энергоэффективности IE4 более выгоден с экономической точки зрения
Simultaneous optimal integration of photovoltaic distributed generation and battery energy storage system in active distribution network using chaotic grey wolf optimization
Get PDFGoal. The integration of photovoltaic distributed generations in the active distribution network has raised quickly due to their importance in delivering clean energy, hence, participating in solving various problems as climate change and pollution. Adding the battery energy storage systems would be considered as one of the best choices in giving solutions to the mentioned issues due to its characteristics of quick charging and discharging, managing the quality of power, and fulfilling the peak of energy demand. The novelty of the proposed work is the development of new multi-objective functions based on the sum of the three technical parameters of total active power loss, total voltage deviation, and total operation time of the overcurrent protection relay. Purpose. This paper is dedicated for solving the allocation problem of hybrid photovoltaic distributed generation and battery energy storage systems integration in the standard IEEE 33-bus and IEEE 69-bus active distribution networks. Methodology. The optimal integration of the hybrid systems is formulated as minimizing the proposed multi-objective functions by applying a newly developed metaheuristic technique based on various chaotic grey wolf optimization algorithms. The applied optimization algorithms are becoming increasingly popular due to their simplicity, lack of gradient information needed, ability to bypass local optima, and versatility in power system applications. Results. The simulation results of both test systems confirm the robustness and efficiency of the chaotic logistic grey wolf optimization algorithm compared to the rest of the algorithms in terms of convergence to the global optimal solution and in terms of providing the best and minimum multi-objective functions-based power losses, voltage deviation and relay operation time values. Practical significance. Recommendations have been developed for the use of optimal allocation of hybrid systems for practical industrial distribution power systems with the renewable energy sources presence.Мета. Інтеграція фотоелектричної розподіленої генерації в активну розподільчу мережу швидко зросла завдяки її важливості для доставки чистої енергії, отже, участі у вирішенні різних проблем, таких як зміна клімату та забруднення. Додавання акумуляторних систем накопичення енергії може бути розглянуто як один з найкращих варіантів вирішення зазначених питань завдяки своїм характеристикам швидкої зарядки та розрядки, управління якістю енергії та задоволення піку енергетичних потреб. Новизна запропонованої роботи полягає у розробці нових багатоцільових функцій на основі суми трьох технічних параметрів сумарних втрат активної потужності, загальних відхилень напруги та загального часу спрацьовування реле захисту від перевантаження по струму. Мета. Стаття присвячена вирішенню проблеми розподілу гібридних фотоелектричних розподілених систем генерації та інтеграції систем накопичення енергії в стандартні активні розподільчі мережі з 33-шинами IEEE та 69-шинами IEEE. Методологія. Оптимальна інтеграція гібридних систем сформульована як мінімізація запропонованих багатоцільових функцій шляхом застосування нещодавно розробленої метаевристичної методики, заснованої на різних хаотичних алгоритмах оптимізації сірого вовка. Застосовані алгоритми оптимізації стають дедалі популярнішими завдяки своїй простоті, відсутності необхідної інформації щодо градієнту, можливості обходу локальних оптимумів та універсальності в застосуваннях щодо енергосистеми. Результати. Результати моделювання обох тестових систем підтверджують надійність та ефективність хаотичного логістичного алгоритму оптимізації сірого вовка в порівнянні з іншими алгоритмами з точки зору збіжності до глобального оптимального розв‘язання та з точки зору забезпечення найкращих і мінімальних багатоцільових функцій на основі втрат потужності, відхилення напруги та значень часу спрацювання реле. Практичне значення. Розроблено рекомендації щодо використання оптимального розподілу гібридних систем для реальних промислових розподільчих енергосистем із наявністю відновлюваних джерел енергії
Аналіз законів розподілу показників трансформаторних масел в трансформаторах 110-330 кВ
Get PDFIntroduction. Ensuring the operational reliability of power transformers is an urgent task for the power industry in Ukraine and for most foreign countries. One of the ways to solve this problem is the correction of maximum permissible values of insulation parameters. However, such a correction is fundamentally impossible without an analysis of the laws of distribution of diagnostic indicators in the equipment with different states. The purpose of the research is to analyse the laws of distribution of the quality indicators of transformer oil with different states in 110 and 330 kV transformers. Novelty. It was found that both 330 kV autotransformers and 110 kV transformers have the displacements between the mathematical expectations of the distribution density of usable oil indicators. It caused by different service life of the analysed transformers and different values of load factors. This indicates the need to consider the influence of these factors when correcting the maximum permissible values of oil indicators. Also, the presence of displacement between the distribution densities of some indicators of usable oil in 110 kV transformers and 330 kV autotransformers has been revealed. It indicates a different intensity of oxidation reactions in transformers with different voltage class. In order to reduce the heterogeneity of initial data the procedure of statistical processing of in-service test results has been proposed as a method. This procedure combines the use of a priori information about the service life of equipment and values of load factors with the elements of statistical hypothesis testing. The results of the analysis of the distribution laws of transformer oil indicators with different states have shown that for both usable and unusable oil the values of oil indicators obey the Weibull distribution. Values of the shape and scale parameters for each of the obtained indices arrays have been obtained, as well as calculated and critical values of the goodness-of-fit criteria. Practical value. Obtained values of the distribution law parameters of the transformer oil indicators with different states, considering the service life and operating conditions allow to perform the correction of the maximum permissible values of the indicators using the statistical decision-making methods.У статті наведено результати аналізу законів розподілу показників трансформаторних масел у трансформаторах 110 і 330 кВ. Встановлено, що розподіл показників для масла як придатного, так і непридатного до експлуатації, незалежно від класу напруги трансформаторів підпорядковуються закону розподілу Вейбула. Виконаний аналіз показав, що і в автотрансформаторах напругою 330 кВ, і в трансформаторах напругою 110 кВ має місце зміщення між математичними очікуваннями щільності розподілу показників масел придатного до експлуатації. Наявність даного зміщення дозволяє використовувати отриманні з урахуванням умов експлуатації значення параметрів законів розподілу для оцінки відпрацьованого ресурсу масел, а також для прогнозування та планування термінів обслуговування та ремонту обладнання
Влияние начального смещения обмоток на показатели электромеханического индукционного ускорителя цилиндрической конфигурации
Get PDFPurpose. The purpose of the article is to determine the influence of the initial displacement of the windings on the indicators of an electromechanical induction accelerator of a cylindrical configuration with pulsed excitation from a capacitive energy storage and with short-term excitation from an alternating voltage source. Methodology. To take into account the interrelated electrical, magnetic, mechanical and thermal processes, as well as a number of nonlinear dependencies, we use the lumped parameters of the windings, and the solutions of the equations describing these processes are presented in a recurrent form. The mathematical model of the accelerator takes into account the variable magnetic coupling between the windings during the excitation of the inductor winding. When calculating the parameters and characteristics of the accelerator, a cyclic algorithm is used. Results. At a frequency of an alternating voltage source of 50 Hz, the current amplitude in the armature winding is less than in the inductor winding. With an increase in the source frequency to 250 Hz, the phase shift between the winding currents decreases. The current in the inductor winding decreases, and in the armature winding it increases. The accelerating components of the force increase, and the braking ones decrease. With an increase in the source frequency to 500 Hz, the current density in the armature winding exceeds that in the inductor winding. In this case, the phase shift between the windings is further reduced. Originality. When a cylindrical accelerator is excited, the largest amplitude of the current density in the inductor winding occurs at the maximum initial displacement of the windings, but the amplitude of the current density in the armature winding is the smallest. The largest value of the current density in the armature winding occurs in the absence of an initial displacement. When excited from a capacitive energy storage, the electrodynamic force between the windings has an initial accelerating and subsequent braking components. As a result, the speed of the armature initially increases to a maximum value, but decreases towards the end of the electromagnetic process. When a cylindrical accelerator is excited from an alternating voltage source, a phase shift occurs between the currents in the windings, which leads to the appearance of alternating accelerating and decelerating components of electrodynamic forces. The accelerating components of the force prevail over the braking components, which ensures the movement of the armature. Practical value. At a frequency of an alternating voltage source of 50 Hz, the highest speed at the output of the accelerator vzf=0.5 m/s is realized at an initial displacement of the windings z0=6.2 mm, at a frequency of 250 Hz, the highest speed vzf=2.4 m/s is realized at z0=3.1 mm, and at a frequency of 500 Hz the highest speed vzf=2.29 m/s is realized at z0=2.3 mm.В електромеханічному індукційному прискорювачі циліндричної конфігурації найбільша амплітуда струму в обмотці індуктора виникає при максимальному початковому зсуві, але амплітуда струму в обмотці якоря при цьому найменша. Найбільша величина струму в обмотці якоря виникає при відсутності початкового зсуву. При збудженні від ємнісного накопичувача енергії електродинамічна сила між обмотками має початкову прискорювальну і подальшу гальмівну складові. Внаслідок цього швидкість якоря спочатку зростає до максимально величини, але потім зменшується до моменту закінчення електромагнітного процесу. При збудженні прискорювача від джерела змінної напруги (ДЗН) між струмами в обмотках виникає фазовий зсув, що призводить до почергової зміни прискорювальних і гальмівних складових електродинамічної сили. Прискорювальні складові сили переважають над гальмівними складовими, що забезпечує переміщення якоря. При частоті ДЗН 50 Гц амплітуда струму в обмотці якоря менше, ніж в обмотці індуктора. Зі збільшенням частоти ДЗН фазовий зсув між струмами обмоток зменшується, струм в обмотці індуктора зменшується, а в обмотці якоря збільшується. Прискорювальні складові сили збільшуються, а гальмівні – зменшуються. При підвищенні частоти ДЗН до 500 Гц щільність струму в обмотці якоря перевищує аналогічну величину в обмотці індуктора