Lighting Engineering & Power Engineering
Not a member yet
454 research outputs found
Sort by
Розробка імітаційної моделі електромеханічного перетворювача енергії з масивним ротором в Ansys RMxprt, Maxwell і Twin Builder
No full textThis paper presents the development of a platform for coupling modeling (co-simulation) of an electromechanical energy converter using Ansys Maxwell and Ansys Twin Builder. The researched electromechanical energy converter is based on the operation principle of an induction motor with an external hollow solid rotor. The paper reveals the specifics of modeling this type of special electric machine. In the work, step-by-step modeling of the machine in Ansys RMxprt, export of the model in Ansys Maxwell 2D and 3D with further co-simulation in Twin Builder was performed. It shows how to set up the project to import an object calculated by the finite element method from Ansys Maxwell into the Twin Builder sheet. Coupling simulation of an electromechanical energy converter with a stable three-phase power source was performed. The simulation model considers the presence of a step mechanical load during the run-up to the rated speed. Such structure of a coupling project gives better simulation results compared to the use of simulation models with concentrated parameters, based on the implementation of differential equations of electromagnetic transients using functional blocks. The obtained characteristics showed a high coincidence of the expected results according to the indicators of phase currents of the stator winding, moving torque and rotation speed. This paper will be useful for coupling modeling special-purpose electrical machines that are not available in the Ansys Twin Builder library as ready-made blocks.У статті представлено розробку платформи сумісного моделювання електромеханічного перетворювача енергії з використанням Ansys Maxwell та Ansys Twin Builder. Електромеханічний перетворювач енергії, який досліджується, за принципом дії є асинхронним двигуном із зовнішнім порожнистим масивним ротором. В статті розкрита специфіка моделювання такого типу спеціальної електричної машини. В роботі виконано поетапне моделювання машини в Ansys RMxprt, експорт моделі в Ansys Maxwell 2D та 3D. Показано, яким чином виконати налаштування проєкту для імпорту ою’єкту, розрахованому методом скінченних елементів в Ansys Maxwell у поле Twin Builder. Виконано сумісне моделювання електромеханічного перетворювача енергії при живленні від стабільного трифазного джерела. В імітаційній моделі врахована наявність ступінчастого механічного навантаження під час розбігу до номінальної швидкості. Така структура сумісного проєкту дає більш якісні результати моделювання у порівнянні з використанням імітаційних моделей з зосередженими параметрами, заснованих на імплементації диференційних рівнянь електромагнітних перехідних процесів з використанням функціональних блоків. Одержані характеристики показали високий збіг очікуваних результатів за показниками фазних струмів обмотки статора, обертального моменту та швидкості. Дана робота буде корисна для проведення моделювання електричних машин спеціального виконання, які відсутні у бібліотеці готових модулів Ansys Twin Builder
Оптимізація вихідних параметрів електромеханічних перетворювачів енергії з масивним ротором в Ansys RMxprt
No full textThe paper is devoted to finding the set value of the torque of an electromechanical energy converter with a solid rotor by solving an optimization problem in the Optimetrics module of the Ansys Maxwell software. A feature of the material described in the paper is the simultaneous optimization solution using the Sequential Nonlinear Programming (Gradient) algorithm and the solution of the field problem using the finite element method to determine the torque at each step of the iteration. The paper describes in detail the setting of the research tasks, the basic model of the electromechanical energy converter with a solid rotor in Ansys Maxwell 2D, the settings of the Optimetrics module, the task of the objective function and varied parameters, the convergence task with respect to the magnitude of the rotation torque, and the derivation and analysis of the results obtained during the optimization. The techniques described in this paper can be applied to any other type of electric machines.Стаття присвячена знаходженню заданого значення обертального моменту електромеханічного перетворювача енергії з масивним ротором шляхом вирішення оптимізаційної задачі в модулі Optimetrics програми Ansys Maxwell. Особливістю матеріалу, описаному в статті, є сумісне вирішення оптимізації з використанням алгоритму Sequential Nonlinear Programming (Gradient) та одночасним вирішенням польової задачі методом скінченних елементів для визначення обертального моменту на кожному кроці ітерації. В роботі докладно описано постановку завдань досліджень, базову модель електромеханічного перетворювача енергії з масивним ротором в Ansys Maxwell 2D, налаштування модулю Optimetrics, завдання цільової функції та варійованих параметрів, завдання конвергенції щодо величини моменту обертання та виведення і аналіз отриманих в ході оптимізації результатів. Прийоми, які описані у цій статті, можуть бути застосовані до будь-яких інших типів електричних машин
Розробка SCADA для електричного приводу у Vijeo Designer (Schneider Electric)
No full textThe paper is devoted to the disclosure the construction of the SCADA system for managing the operating modes and monitoring the electric drive of the overhead crane. The material is provided in the form of step-by-step instructions for building such a system in the Vijeo Designer program. The creation of a new project, interface elements, binding variables with interface elements, setting the behavior of dynamic interface elements are shown in detail. The issue of communication of global variable visual elements of the interface with the M241 controller and the program in SoMachine has been revealed. The developed interface allows to control three mechanisms of the bridge crane: main hoist, auxiliary hoist and carriage movement. It is shown how to control frequency converters that are connected to the controller through different types of communication: direct analog to the controller, and through the Ethernet/IP protocol. The work will be useful for academic purposes in teaching students as well as for researchers and industrial engineers.Стаття присвячена розкриттю побудови системи SCADA для управління режимами роботи і моніторингом електричного приводу мостового підйомного крану. Матеріал наданий у вигляді покрокової інструкції з побудови такої системи у програмі Vijeo Designer. Детально показано створення нового проєкту, елементів інтерфейсу, прив’язка змінних з елементами інтерфейсу, налаштування поведінки динамічних елементів інтерфейсу. Розкрито питання зв’язку глобальних змінних візуальних елементів інтерфейсу з контролером М241 та програмою у SoMachine. Розроблений інтерфейс дозволяє керувати трьома механізмами мостового крану: головний підйом, допоміжний підйом та пересування візка. Показано, яким чином виконати управління перетворювачів частоти, які зв’язані з контролером через різні типи зв’язку: прямий аналоговий з контролером, та через протокол Ethernet/IP. Робота буде корисна для академічних цілей у навчанні студентів, дослідників, а також для інженерів промислових підприємств
Індукційний нагрів при магнітно-імпульсній обробці металів: перспективні схеми та їх застосування
No full textThe paper, based on a review of modern literature, highlights the features of the processes of magnetic pulse processing of metals in traditional schemes of technological processes of modern industrial production. New directions of their development are noted, which provide for the transformation of the natural forces of repulsion of the metal of the processed object into the forces of magnetic-pulse attraction while reducing the operating frequencies of the existing fields. The physics of Lenz-Joule heat dissipation is described, the result of which is the induction heating of conductors by Foucault currents in an external electromagnetic field. Examples of the use of induction heating in modern industry are given. Schemes of practical realizationof preinduction heating are offered, which allow to use both autonomous devices for eddy current excitation and stationary connection for the same purpose of additional power source. The possibility of increasing efficiency by increasing the ductility of the metal when heated is noted, as well as its possible limitations associated with increasing the active resistance of metals during the growth of Lenz-Joule heat dissipation. It is offered to use the received results at a choice of design decisions for elements of new schemes of the equipment of magnetic pulse processing of metals.У статті на основі огляду сучасної літератури висвітлено особливості процесів магнітно-імпульсної обробки металів у традиційних схемах технологічних процесів сучасного промислового виробництва. Відзначено нові напрями їх розвитку, які передбачають трансформацію природних сил відштовхування металу об’єкта обробки в сили магнітно-імпульсного тяжіння при зниженні робочих частот існуючих полів. Описано фізику розсіювання тепла Джоуля-Ленца, результатом якого є індукційний нагрів провідників струмами Фуко в зовнішньому електромагнітному полі. Наведено приклади використання індукційного нагріву в сучасній промисловості. Запропоновано схеми практичної реалізації передіндукційного нагріву, які дозволяють використовувати як автономні пристрої для збудження вихрових струмів, так і стаціонарне підключення з цією ж метою додаткового джерела живлення. Відзначено можливість підвищення ККД за рахунок підвищення пластичності металу при нагріванні, а також його можливі обмеження, пов\u27язані зі збільшенням активного опору металів при зростанні тепловиділення Джоуля- Ленца. Отримані результати запропоновано використовувати при виборі конструктивних рішень для елементів нових схем обладнання магнітно-імпульсної обробки металів
Імітаційна модель електромеханічного перетворювача енергії в SciLab
No full textThe paper shows the implementation of simulation models of an electromechanical energy converter on the example of an induction motor with a squirrel-cage rotor in the SciLab environment and its graphic library Xcos for building structural diagrams. Despite the existence of simulation programs such as Simulink and ANSYS Twin Builder, SciLab is completely free, which is an advantage for use in an academic environment and in scientific research. Despite SciLab being free and significantly different from existing paid software, this program allows to create complex models and has a powerful built-in programming language. This paper shows how, using SciLab blocks, to build a simulation model of an induction motor with a squirrel-cage rotor, based on the differential equations of electromagnetic transients. The construction of models for the mode of direct start from a source of stable three-phase power supply is considered. An example of a code program in SciLab for determining the parameters of an induction motor with a squirrel-cage rotor, necessary for simulation, only from the motor rated data, is shown separately. The work will be useful to researchers who intend to use free software to solve complex problems.В статті показано реалізацію імітаційних моделей електромеханічного перетворювача енергії на прикладі асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором в середовищі SciLab та його графічної бібліотеки для побудови структурних схем Xcos. Незважаючи на існування таких програм імітаційного моделювання, як Simulink та ANSYS Twin Builder, програма SciLab є повністю безкоштовною, що є перевагою у використанні в академічному середовищі та у наукових дослідженнях. Попри безкоштовність SciLab та суттєві відмінності від існуючих платних аналогів, ця програма дозволяє свторювати складні моделі та має потужну вбудовану мову програмування. У даній статті показано, яким чином, використовуючи блоки SciLab, побудувати імітаційну модель асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, спираючись на диференційні рівняння електромагнітних перехідних процесів. Розглянуто побудову моделей для режиму прямого пуску від джерела стабільного трифазного живлення. Окремо показано приклад програми коду в SciLab для визначення параметрів асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, необхідних для моделювання, виключно за паспортними даними. Робота буде корисна дослідникам, які мають намір використання безкоштовного програмного забезпечення для вирішення складних завдань
Аналіз переходу світильників місцевого освітлення в Україні на Led-аналоги на основі комплексного дослідження їх світлорозподілу
No full textThe purpose of this work is to study the state of the problem of transition of local lighting fixtures in Ukraine to LED counterparts. At present, there is almost a complete abandonment of the use of traditional light sources, due to the low light output of these sources, low service life, environmental considerations, and so on. However, the main requirement for lighting fixtures of any type is the compliance of their light distribution with the visual tasks that will be assigned to them during operation. As for most outdoor and indoor lighting fixtures, they are, in fact, certified, and their light distribution is given in one form or another either in the passports of the device, or in technical descriptions of relevant products on the websites of manufacturers or in catalogs. As for local lighting fixtures – table lamp fixtures, such information is not provided to the buyer. However, there are generally accepted recommendations for the light distribution of such lamps. Namely - the light distribution should be uniform and direct illumination on the work surface should be close to 200 lux. If you deviate from these requirements, the consumer may face problems such as visual impairment and stooping. As the volume of production of local lighting fixtures is significant, the authors set themselves the task of understanding whether modern models of these fixtures meet these standards. The paper presents data on the systematic study of the light distribution of local lighting fixtures for a considerable period of time. It is shown that the first samples of LED lights did not meet the requirements for their light distribution, which was confidently provided by lights based on compact fluorescent and halogen lamps. But gradually the light distribution of LED-lights approached the cosine and today for the vast majority of LED local lighting fixtures on the market it can be stated that their light distribution is absolutely adequate and further use of traditional light sources for local lighting can be completely stopped. It is also noted that the vast majority of modern table lamps are equipped with dimmers, what allows to flexibly adapt local lighting modes to solve specific visual problems in addition to other energy savings.Метою даної роботи є вивчення стану задачі переходу світильників місцевого освітлення в України на світлодіодні аналоги. На сьогоднішній час спостерігається практично повний відхід від використання традиційних джерел світла, що пов’язане з низькою світловою віддачою цих джерел, незначним строком служби, екологічними міркуваннями тощо. Тим не менш, головною вимогою до світлових приладів будь-якого типу, залишається відповідність їх світлорозподілу тим зоровим задачам, які до них будуть ставитись у процесі експлуатації. Щодо більшості приладів зовнішнього і внутрішнього освітлення – вони, фактично, атестуються, і їх світлорозподіл наводиться у тому чи іншому вигляді або в паспортах на прилад, або у технічних описах відповідної продукції на сайтах підприємств-виробників чи у каталогах. Що ж стосується світлових приладів місцевого освітлення – настільних світильників, то така інформація покупцю не надається. Тим не менш, існують загальновизнані рекомендації щодо світлорозподілу таких світильників. А саме – світлорозподіл має бути рівномірним і пряма освітленість на робочій поверхні має бути близькою до 200 лк. При відхиленнях від цих вимог споживач може стикнутися із такими проблемами, як псування зору і сутулість. Зважаючи на те, що обсяги виробництва світильників місцевого освітлення є значними, автори поставили перед собою задачу розібратися, чи відповідають сучасні зразки вказаних світильників зазначеним нормам. В роботі наводяться дані щодо систематичного дослідження світлорозподілу світильників місцевого освітлення за досить значний період часу. Показано, що перші зразки світлодіодних світильників абсолютно не задовольняли вимогам щодо їх світлорозподілу, який впевнено забезпечували світильники на основі компактних люмінесцентних і галогенних ламп. Але поступово світлорозподіл LED-світильників наблизився до косинусного і на сьогодні для переважної більшості світлодіодних світильників місцевого освітлення на ринку можна констатувати, що їх світлорозподіл є абсолютно адекватним і подальше використання традиційних джерел світла для задач місцевого освітлення можна повністю припиняти. Також відзначається, що переважна більшість сучасних настільних світильників оснащена дімерами, що, крім додаткового енергозбереження, дозволяє гнучко адаптувати режими місцевого освітлення для вирішення конкретних зорових задач
Розробка системи управління електричним приводом у SoMachine (Schneider Electric)
No full textThis paper is devoted to the disclosure of opportunities for the development of an electric drive control system based on frequency converters manufactured by Schneider Electric. The paper contains the results of practical experience in the manufacture of hardware, parameterization and programming of the control system. As a control object, a bridge crane with main hoist, auxiliary hoist and carriage movement mechanisms is considered. This crane was developed and assembled by the authors and is used for teaching students, conducting research by graduate students and scientists. Despite the availability of materials on this topic, the paper aims to provide a complete description of the system from sensors and controller to visualization and connectivity. Provides debugging information for the ATV930, ATV 320, Magelis HMISTU855 touch panel, and M241 controller. The development of the dispatching control system for the crane mechanisms was carried out using SoMachine (control part) and Vijeo Designer (visualization part) software. Recording of experimental data and parameterization of frequency converters is performed in SoMove software. This paper will be useful both for academic purposes in teaching students, researchers, as well as for motorers of industrial enterprises.Дана стаття присвячена розкриттю можливостей з розробки системи управління електричним приводом на базі перетворювачів частоти виробництва Schneider Electric. Стаття містить результати практичного досвіду з виготовлення апаратної частини, параметризації та програмування системи керування. Як об’єкт управління розглянутий кран мостовий з механізмами головного підйому, допоміжного підйому та пересування візка. Даний підйомний кран був розроблений і змонтований силами авторів і служить для навчання студентів, виконанні досліджень аспірантів та науковців. Незважаючи на наявність матеріалів за цією тематикою, стаття має за мету надати цілісну картину системи від датчиків та контролеру до візуалізації та підключення. Надаються відомості про налагодження перетворювачів частоти ATV930, ATV 320, сенсорної панелі Magelis HMISTU855 та контролера M241. Розробка системи диспетчерського управління механізмами крана виконана з використанням програмного забезпечення SoMachine (частина управління) та Vijeo Designer (частина візуалізації). Реєстрація експериментальних даних та параметризація перетворювачів частоти виконується у програмному забезпеченні SoMove. Дана стаття буде корисна як для академічних цілей у навчанні студентів, дослідників, а також для інженерів промислових підприємств
Високоефективне використання електричних керамічних нагрівачів для виробництва алкідних матеріалів
No full textThe high cost of energy resources requires implementation of high-efficient techniques for energy production. In order to successfully solve the problem of intensification, resource and energy saving in the production processes of alkyd resins, the implementation of electric heaters in technological flowsheet was proposed. A high-temperature ceramic with high heat resistance was proposed and its thermal conductivity coefficient was estimated for the working conditions. The contact-type ceramic heaters, which ensure the direction of heat flows by using different materials in the body of the heater were designed and installed at Krasny Khimik ceramic plant in Kharkov, Ukraine. The approach to reduce the time of heating of the reactor from the ambient temperature to the synthesis temperature at the first stage of alcoholysis up to 240-260 °C, was proposed by implementation of fire-resistant ceramic elements. The ways of optimizing recipes of resin composition, enabling to reduce the time of the processes of alcoholysis and polycondensation during the synthesis of resins, are discussed.Висока вартість енергоресурсів вимагає впровадження високоефективних технологій виробництва енергії. З метою успішного вирішення проблеми інтенсифікації, ресурсо- та енергозбереження процесів виробництва алкідних смол запропоновано впровадження в технологічну схему електронагрівачів. Запропоновано високотемпературну кераміку з високою термостійкістю та оцінено її коефіцієнт теплопровідності для умов роботи. Керамічні нагрівачі контактного типу, які забезпечують напрямок теплових потоків за рахунок використання різних матеріалів у корпусі нагрівача, розроблені та встановлені на керамічному заводі «Красний хімік» у Харкові, Україна. Запропоновано підхід до зменшення часу розігріву реактора від температури навколишнього середовища до температури синтезу на першій стадії алкоголізу до 240-260 °С шляхом впровадження вогнестійких керамічних елементів. Обговорено шляхи оптимізації рецептур композиції смол, що дозволяють скоротити час процесів алкоголізу та поліконденсації при синтезі смол
Система стабілізації швидкості електромеханічних перетворювачів енергії в Ansys Twin Builder
No full textThe paper is devoted to solving the problem of building a control system for a special electromechanical energy converter, which is due to the inverted structure of the stator and the presence of a solid hollow rotor made of ferromagnetic steel. The task of the control system is to ensure the speed of the rotor\u27s run-up to a given value in a certain time and then maintain it regardless of load fluctuations. The task was solved due to the implementation of Field Oriented Control (FOC) vector control with speed and current controllers and a phase locked loop (PLL). Despite the fact that from the point of view of the electric drive theory, the given task is not new, its solution using only ANSYS Twin Builder blocks is being solved for the first time. The peculiarity of this work is that the electromechanical converter in ANSYS Twin Builder is not presented in the form of a mathematical model and electric machine blocks built into the Twin Builder library, but through the solution of the ANSYS Maxwell 2D/3D coupling project and the ANSYS Twin Builder solver with co simulation, which significantly increases the quality of calculations. The obtained results will be useful for solving similar problems for other types of electric machines, not only for the considered electromechanical converter of the asynchronous type with a solid rotor.У статті представлено розробку платформи сумісного моделювання електромеханічного перетворювача енергії з використанням ANSYS Maxwell та ANSYS Twin Builder. Електромеханічний перетворювач енергії, який досліджується, за принципом дії є асинхронним двигуном із зовнішнім порожнистим масивним ротором. В статті розкрита специфіка моделювання такого типу спеціальної електричної машини. В роботі виконано поетапне моделювання машини в ANSYS RMxprt, експорт моделі в ANSYS Maxwell 2D та 3D. Показано, яким чином виконати налаштування проєкту для імпорту об’єкту, розрахованому методом скінченних елементів в ANSYS Maxwell у поле Twin Builder. Виконано сумісне моделювання електромеханічного перетворювача енергії при живленні від стабільного трифазного джерела. В імітаційній моделі врахована наявність ступінчастого механічного навантаження під час розбігу до номінальної швидкості. Така структура сумісного проєкту дає більш якісні результати моделювання у порівнянні з використанням імітаційних моделей з зосередженими параметрами, заснованих на імплементації диференційних рівнянь електромагнітних перехідних процесів з використанням функціональних блоків. Одержані характеристики показали високий збіг очікуваних результатів за показниками фазних струмів обмотки статора, обертального моменту та швидкості. Дана робота буде корисна для проведення моделювання електричних машин спеціального виконання, які відсутні у бібліотеці готових модулів ANSYS Twin Builder
Реактивна потужність асинхронних електроприводів з напівпровідниковими перетворювачами напруги
No full textThe purpose of the article is to obtain a ratio for determining the reactive power of induction motors when powered by semiconductor converters. The task is to determine the dependence of reactive power on control parameters of the converters. The research method used is computer simulation of electric drive based on Fryze power theory for non-sinusoidal currents. The result is the obtained expression for the calculation of reactive power, which takes into account the rated idle current of the motor with sinusoidal power supply and the type of converter, due to introducing special coefficients. Numerical values of the latter, depending on the control parameter, are obtained on computer models with their subsequent approximation. The scientific novelty of the research is in the further development of Fryze power theory in the direction of decomposition of non-sinusoidal current components using computer models. The practical significance is the obtained expression for determining the reactive power of an asynchronous electric drive with a thyristor voltage converter, on the basis of which the capacity of compensating capacitors is calculated to increase its energy efficiency.Метою статті є отримання співвідношення для визначення реактивної потужності асинхронних двигунів при їх живленні від напівпровідникових перетворювачів напруги. Задача полягає у визначенні залежності реактивної потужності від параметрів керування перетворювачами. Як метод дослідження було обрано комп\u27ютерне моделювання електропривода на основі теорії потужності Фризе для несинусоїдних струмів. В результаті отримано вираз для розрахунку реактивної потужності, який враховує номінальний струм неробочого ходу двигуна при синусоїдному живленні та тип перетворювача за рахунок уведених спеціальних коефіцієнтів. Числові значення останніх в залежності від параметру керування отримуються на комп\u27ютерних моделях з їх подальшою апроксимацією. У якості наукової новизни, набула подальшого розвитку теорія потужності Фризе в напрямку декомпозиції складових несинусоїдного струму з використанням комп’ютерних моделей. Практична значимість полягає в отриманні виразу для визначення реактивної потужності асинхронного електропривода з тиристорним перетворювачем напруги, на основі якого розраховується ємність компенсуючих конденсаторів для підвищення його енергоефективності
Access Repository Dashboard
Do you manage Lighting Engineering & Power Engineering? Access insider analytics, issue reports and manage access to outputs from your repository in the CORE Repository Dashboard!