ЭЛЕКТРОТЕХНИКА,   ЭНЕРГЕТИКА

ВЕСТНИК

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭНЕРГЕТИКА

N:2

2019

138 views

Дорогие читатели!

Перед Вами 16-й номер журнала “Вестник Национального  политехнического университета Армении:  Электротехника, энергетика”.

Вот уже на протяжении восьми лет, как на страницах нашего журнала представляются результаты научных исследований, проводятся анализ и обсуждение вопросов, касающихся следующих направлений: электротехника, электромеханика и электротехнические материалы; электротехнологии и силовая электроника; измерения, контроль, диагностика; нетрадиционные источники энергии; электрические станции; энергосистемы и электрические сети.

В этом номере представлены статьи, посвященные исследованию многочисленных и разнообразных теорий и концепций по электротехнической и энергетической проблематике, а также измерительной технике. Авторами этих статей являются преподаватели университетов, научные сотрудники и аспиранты.

Уважаемые читатели!

Ставим Вас в известность, что последние четыре номера Вестника, в том числе и серия “Электротехника и энергетика”, yже включены в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ), что позволило разместить полные версии статей журнала в библиотеке eLIBRARY.RU. Это дает возможность  представить журнал на международной площадке, повысить оперативность информирования научной общественности и увеличить цитирование публикующихся в нашем журнале ученых. В ближайшем будущем мы представим интересные численные данные относительно цитирования.

Дорогие читатели! Ждем Ваших предложений, направленных на  улучшение журнала.

Headings

  • магнитореологическая жидкость

  • математическая модель

  • метод обобщенного приведенного градиента

  • нелинейные магнитные сопротивления

  • схема замещения магнитной цепи

  • форма магнитных частиц

  • шар

  • электромагнитная система

Исследована электромагнитная система c магнитореологической жидкостью. В отличие от предыдущих работ авторов, где форма частиц магнитного материала в масле магнитореологической жидкости была принята в виде куба, в данной работе допускается, что эти частицы (далее - шарики) имеют форму шара,  более близкую к реальной форме частиц. Предполагается, что намагниченные под воздействием внешнего магнитного поля шарики, притягиваясь, создают элементарные столбики, которые объединяются в столбцах.

Составлена математическая модель магнитной цепи электромагнитной системы (в качестве исследуемого объекта принята электромагнитная система магнито­реоло­гического тормоза)․ Получены выражения магнитных проводимостей (сопротивлений) характерных участков прохождения магнитного потока. При этом область, занимаемая шариками, представлена n-ым количеством трубок магнитного потока, имеющих форму цилиндра (одна трубка) и полого цилиндра ((n-1) трубок), а область, занимаемая только немагнитными материалами - маслом и немагнитным покрытием, - одной трубкой. В результате построена схема замещения магнитной цепи, в  которой имеются n-е количество параллельных ветвей с линейными и нелинейными магнитными сопротивлениями и одна ветвь с линейным магнитным сопротивлением. Для решения нелинейной системы с (n+1)  уравнениями, составленными согласно первому и второму законам Кирхгофа и описывающими схему замещения, применен метод обобщенного приведенного градиента. 

Для электромагнитной системы с заданными размерами и материалом частиц получены и проанализированы численные решения системы уравнений. При этом количество параллельных ветвей схемы замещения принято равным шести (n=5), соответственно получена и решена нелинейная система  уравнений  6-го порядка.

  • компенсирующая способность

  • модель

  • регулятор

  • система.

  • ток возбуждения

Обоснована возможность использования компенсирующих способностей синхронных двигателей с целью экономии расхода потребляемой электроэнергии в технологическом процессе измельчения руды.

Выявлено, что для использования компенсирующих способностей синхронных двигателей в процессе измельчения минерального сырья возникают дополнительные трудности, связанные с регулированием режимов возбуждения синхронного двигателя. Показано, что, исходя из разнообразия используемых двигателей в технологическом процессе измельчения минерального сырья, моделирование регулятора режима возбуждения синхронного двигателя для схем при m количестве синхронных и n количестве асинхронных двигателей представляет практический интерес. Выбран закон регулирования возбуждения для системы автоматического регулирования.

Моделирование регулятора режима возбуждения проводилось с помощью программного пакета MATLAB в среде Simulink. Исследование проводилось на модели регулятора, построенного в соответствии с выбранным законом регулирования возбуждения без применения и с применением ПИД регулятора. Приведены
Simulink-модели составляющих системы автоматического регулирования возбуждения. Сопоставительный анализ временных зависимостей напряжения возбуждения на модели с применением ПИД регулятора показывает, что заданное напряжение возбуждения можно обеспечить вне зависимости от мощности двигателя, нагрузки и напряжения питания. Результаты исследования на модели с интегральным регулятором показали, что заданное напряжение возбуждения претерпевает незначительные изменения.

Полученные результаты дают основание утверждать, что  при использовании компенсирующих способностей синхронных двигателей в процессе измельчения минерального сырья можно обеспечить требуемое регулирование тока возбуждения вне зависимости от внутренних и внешних воздействий. 

  • коэффициент полезного действия.

  • магнитопровод

  • оптимизация

  • потери

  • трансформатор

Рассмотрены вопросы повышения эффективности силовых трансформаторов при работе в регламентированных режимах.

Работа направлена на реализацию энергосберегающих технологий. Впервые выполнено экспериментальное подтверждение нового метода топологической оптимизации магнитопровода трансформаторов, основанного на применении в качестве критерия уровня потерь в магнитопроводе, используемого на практике для определения рациональных параметров конструкции магнитопровода с учетом ограничений по выбору марки электротехнической стали. Показано, что при определении основных размеров и топологии магнитопровода трансформатора важную роль играет достижение заданного уровня отношения потерь холостого хода с учетом неравномерного распределения по сечению магнитопровода магнитного потока, что позволяет отыскать рациональное решение с учетом многочисленных функциональных ограничений. В приближении, что потери холостого хода имеют прямую зависимость от массы магнитопровода, рассмотрена постановка задачи о нахождении минимума массы магнитопровода при работе трансформатора в регламентированных режимах. В работе обосновано применение уровня потерь в магнитопроводе в качестве критерия для определения рациональных параметров конструкции при оптимизации магнитопровода с целью повышения энергетической эффективности трансформатора. Приведены результаты экспериментальных исследований зависимости потерь холостого хода трансформатора от массы магнитопровода. Показано, что снижение массы магнитопровода на 15% от полной массы снижает потери холостого хода на 5%, а снижение потерь холостого хода позволяет в диапазоне β = 0,1…0,3 повысить коэффициент полезного действия трансформатора на 7,8% (с 0,77 до 0,83).

  • асинхронный двигатель

  • двигатель электромобиля.

  • дополнительный статор

  • массивный ротор

  • механическая характеристика двигателя

Предложено техническое решение тягового электродвигателя для электромобиля. К тяговым электродвигателям современных электромобилей предъявляются требования высокой надежности, отсутствия скользящих контактов, гибкой управляемости в поле характеристик “вращающий момент – скорость вращения”, малых массогабаритов с целью размещения двигателя в ограниченных объёмах мотор-колеса. В качестве электродвигателей электромобилей наиболее подходят: по конструкции и надёжности – асинхронные двигатели с массивным ротором; по управляемости и простоте источника питания (U, f = const) – асинхронные двигатели с фазным обмотанным ротором. В известных устройствах эти требования несовместимы в единой конструкции. Предложены схема и конструкция асинхронного двигателя, где указанные требования совмещены в единой конструкции электродвигателя. Предложены также схема и конструкция асинхронного двигателя с массивным ротором, которые позволяют без использования обмотки на роторе и без скользящих контактов управлять положением механической характеристики двигателя. В координатном поле характеристик “вращающий момент – скорость вращения” от нуля до их номинальных значений при любом нагрузочном моменте может быть достигнута практически любая скорость вращения. Указанные характеристики достигнуты за счёт того, что массивный ротор двигателя удлинён, удлинённая часть ротора вынесена из зоны магнитного сцепления с обмоткой статора и охвачена дополнительным статором, обмотки переменного тока которого замкнуты на внешние регулируемые активные сопротивления. Таким образом, бесконтактными средствами в контур наведённых в роторе токов вводится внешнее регулируемое активное сопротивление. В качестве регулируемого активного сопротивления используется регулируемый переменный резистор, который вынесен за пределы машины. Регулированием величины внешнего активного сопротивления достигается управляемость положением механической характеристики двигателя. Внешний переменный резистор является акселерометром электромобиля. При этом обес-печиваются высокая надежность двигателя вследствие отсутствия обмотки на роторе и  скользящих контактов на роторе, высокая управляемость и ускоряемость ротора  при использовании двигателя в качестве тягового двигателя электромобиля.

  • влажная среда.

  • восстанавливающееся напряжение

  • обмотка

  • повреждение изоляции

  • электродвигатель

увлажняться, а также подвергаться воздействию высоких температур и перепадов напряжения,  что приводит к старению изоляции и, как следствие, ее пробою, а в результате - выходу двигателя из  строя. Существуют различные методы оценки состояния изоляции электродвигателей, однако выбор того или иного метода зависит от конкретно решаемой задачи.  Несмотря на достигнутые результаты в области определения состояния изоляции обмотки электродвигателя, особый интерес представляет задача оценки изоляции  двигателей, работающих во влажной среде. Это обусловлено тем, что во многих производствах для привода технологических механизмов используются электродвигатели, которые эксплуатируются при воздействии влаги. В данной статье методом восстанавливающегося напряжения и коэффициента абсорбционных токов изучена динамика изменения технического состояния изоляции обмотки электродвигателя при разных степенях и длительности нахождения его во влажной среде.

Обосновано применение метода восстанавливающегося  напряжения для оценки качества изоляции. В частности, показано, что этим методом можно определять коэффициент диэлектрической абсорбции, постоянную времени изоляции, сопротивление изоляции и, тем самым, оценить качество изоляции на более ранней стадии диагностики обмотки двигателей. Экспериментальным путем определены емкость изоляции обмотки статора относительно корпуса, угол диэлектрических потерь изоляции tgδ, а также динамика восстанавливающегося напряжения. Экспериментальные исследования проводились на трехфазном двигателе с короткозамкнутым ротором. Кондиционирование двигателя осуществлялось в камере, где можно изменять относительную влажность и температуру.

Исследования показали, что с увеличением влажности изоляции, с одной стороны, возрастает угол диэлектрических потерь tgδ, с другой - сопротивление изоляции начинает резко падать при влажности 70…80%.

  • гармонический состав

  • генератор

  • несинусоидальное напряжение

  • переменная частота вращения вала

  • полупроводниковый ключ переменного тока

  • преобразователь частоты

  • система возбуждения

  • скольжение

  • фильтр.

В автономных системах электропитания важное место занимают электромеханические устройства стабилизации частоты выходного напряжения при переменной частоте вращения вала первичного двигателя, где в качестве последнего могут выступать как ходовой двигатель транспортных средств, так и дизель в дизель-генераторных агрегатах. При этом в большинстве случаев к автономным системам электропитания предъявляются весьма жесткие требования по массогабаритным показателям и качеству формы кривой выходного напряжения. Такие устройства строятся как на базе синхронного генератора с выходным статическим преобразователем частоты, спроектированного на мощность нагрузки, так и на базе асинхронизированного синхронного генератора, система возбуждения которого спроектирована на мощность нагрузки, пропорциональной скольжению.

Показано, что при определенном диапазоне изменения частоты вращения вала первичного двигателя и коэффициенте мощности нагрузки, с точки зрения массогабаритных показателей, более целесообразно построить электрическую часть системы электропитания на базе асинхронизированного синхронного генератора. Рассмотрены две структурные схемы системы возбуждения асинхронизированного синхронного генератора. Первая структурная схема состоит из входного трехфазного трансформатора, на выходе которого подключен трехфазно-трехфазный статический преобразователь частоты, представляющий собой непосредственный преобразователь частоты с квазиоднополосной модуляцией на полностью управляемых полупроводниковых ключах переменного тока и работающий в режиме вычитания частот. Вторая структурная схема состоит из однофазного трансформатора, на входе которого подключен трехфазно-однофазный непосредственный преобразователь частоты с квазиоднополосной модуляцией, работающий в режиме суммирования частот, а на выходе подключен однофазно-трехфазный непосредственный преобразователь частоты с квазиоднополосной модуляцией, работающий в режиме вычитания частот. Приведены математические описания выходных несинусоидальных напряжений выбранных этих преобразователей частоты, а также численная оценка коэффициентов, характеризующих качество формы кривой их выходных напряжений и массогабаритных показателей подключенных к ним фильтров.

  • входное сопротивление.

  • метод структурных чисел

  • обобщенные параметры четырехполюсника

  • передаточные функции

  • разветвленная цепная схема

Работа посвящена исследованию режимов разветвленных цепных схем. В общем случае разветвленная цепная схема рассматривается как соединение однородных цепных схем. Для решения поставленной задачи используются аналитические выражения входных сопротивлений, передаточных функций по току и напряжению однородной цепной схемы из  четырехполюсников при нагрузке , полученные методом структурных чисел. Методом структурных чисел получены также аналитические выражения, связывающие режимные параметры (токи, напряжения) звеньев разветвленной цепной схемы в зависимости от обобщенных (заданных) параметров четырехполюсников каждой из отдельных цепных схем. Подобный подход позволяет не только рассчитать режим цепной схемы, но и исследовать свойства полученных выражений.

Определение токов и напряжений звеньев разветвленной цепной схемы можно осуществить с применением классических методов расчета разветвленных электрических цепей. Эти методы приводят к получению численного решения задачи.

Разветвленная цепная схема представляется в виде соединения различных однородных цепочечных схем. Каждая цепочечная схема в общем случае является каскадным соединением одинаковых несимметричных четырехполюсников. Путем эквивалентной замены однородной цепочки входным сопротивлением исходная схема приводится к каскадному соединению одинаковых несимметричных четырехполюсников, находящемуся в режиме нагрузки. С применением передаточных функций по току и напряжению получается режим на выходе каждого звена цепочки. Напряжение в нагрузке одновременно является напряжением на входе разветвленных участков. Далее возвратом к исходной разветвленной цепной схеме получаются токи и напряжения каждого звена разветвленной цепной схемы.

В статье дано определение разветвленной цепной схемы. Методика расчета основана на применении метода алгебры структурных чисел.

  • аналого–цифровой преобразователь

  • магазин сопро¬тивле¬ний.

  • термо¬преобразователь сопротивления

  • термоэлектрический преобразователь

  • цифровой термометр

В настоящее время для измерения температур широкое применение находят цифровые термометры (ЦТ), а также аналого–цифровые преобразователи  сигналов термо­пре­обра­зо­ва­телей сопротивления (ТС) и термоэлектрических преобразователей (ТП), которые имеют более высокие метрологические и эксплуатационные характеристики, чем анало­говые тер­мометры и нормирующие измерительные преобразователи сигналов ТС и ТП. Калибровка и поверка ЦТ имеют некоторые особенности, обусловленные низким уровнем сигналов ТП, нели­нейностью статических характеристик ТП и ТС, наличием в  ЦТ, рабо­тающих с ТП, устройства автокомпенсации термоэлектродвижущей силы свободных концов ТП, высо­кой точ­ностью ЦТ. Приведены значения пределов доверительных погреш­ностей рабо­чих эталонов температуры 3–го разряда и требования к допускаемым погреш­ностям поверки рабочих средств измерения температуры. Обоснована целесо­об­раз­ность выбора цены единицы млад­­шего разряда отсчетного устройства ЦТ, работа­ю­щего с ТС, не мень­ше 0,01°C, а с ТП – 0,1°C. Рассмотрены вопросы выбора источников кали­бровочных сигналов. Приве­дены основные метро­логические характеристики датчиков, обоснованы требования к ис­точ­никам  кали­бро­вочных сигналов. Анализированы метроло­гические харак­теристики ма­га­­зи­нов сопро­тивлений, выпус­каемых в настоящее время цифро­вых муль­­ти­мет­ров – ка­ли­­бра­торов процессов, даны рекомендации по их при­мене­нию. Указано, что при  вы­боре повер­яемых точек необходимо иметь в виду спо­соб линеа­ри­за­ции ста­ти­чес­кой харак­теристики датчика. Например, если линеа­ризация осу­ществляется пут­ем кусочно–линейной ап­прок­­симации статичес­кой харак­терис­тики, то погреш­ность ли­не­а­ри­зации полу­чится наибольшей в средних точках участ­ков ап­прок­­си­ма­ции. Даны рекомендации по выбору источника калибро­вочных сигналов для ЦТ, работающих с ТС, разработан источник калибровочных сигналов для ЦТ, работающих с ТП.

  • математическая модель

  • система слежения

  • функциональная схема.

  • электродвигатель малой мощности

Рассматриваются математические модели маломощных электродвигателей различных типов, используемых в системе слежения устройств для измерения содержания вредных газовых составляющих в приземных слоях атмосферы, а также дина­ми­ческие характеристики позиционирования систем с использованием двига­телей различных типов. При этом предпочтение отдается двигателям постоянного тока с последовательным возбуждением.

В работе излагаются основные требования и принципы создания следящей системы для автоматического наведения и слежения за Солнцем с помощью спектрометрической аппаратуры, предназначенной для базирования на различных видах транспортных средств, в частности, на научно-исследовательских судах с учетом условий морской качки. При проектировании следящей системы изучен также вопрос частых переключений питания маломощных электро­двигателей из-за нестационарных условий эксплуатации. С этой целью были разра­ботаны два типа схем блока управления: релейная схема со значительным запасом на переключение и бесконтактная схема, реализованная на оптронах.

Рассматривается также вопрос применения маломощных электродвигателей как постоянного, так и переменного токов, причем для случая трехфазного напряжения разработана специальная схема защиты электродвигателя от несимметричного питания.

С целью расчета параметров следящей системы и обеспечения устойчивости и качества слежения составлена и с помощью электронно-вычислительной машины исследована линеаризованная модель следящей системы. В результате нескольких повторных решений путем подбора искомых параметров установлены параметры системы, обеспечивающие устойчивость процесса слежения и требуемое качество регулирования.

Предлагается математическая модель системы слежения, реализация которой на ЭВМ позволяет установить необходимые параметры двигателя, обеспечивающие устойчивую работу системы.

Council

Редакционная коллегия  Вестника: Ю.Л. Саркисян (главный редактор, д.т.н.), А.Х. Григорян (зам. глав­ного редактора, д.т.н.), А.Г. Аветисян (ответственный секретарь, д.т.н.), С.Г. Агбалян (д.т.н.), М.К. Багдасарян (д.т.н.), Б.С. Баласанян (д.т.н.), В.З. Марухян (к.т.н.), С.О. Симонян (д.т.н.) А.В. Тадевосян (к.т.н.)

 

Редакционная коллегия журнала: М.К. Багдасарян (главный редактор журнала, д.т.н.), В.С. Сафарян (зам. главного редактора журнала, д.т.н.), А.Л. Маилян (ответственный секретарь журнала, к.т.н.),
 М.А. Арамян (д.т.н.), Н.П. Бадалян (д.т.н.), Г.В. Барегамян (д.т.н.), Ж.Д. Давидян (д.т.н.), Б.М. Мамиконян (д.т.н.), В.З. Марухян (к.т.н.), З.А. Меликян (д.т.н.), В.Г. Петросян (д.т.н.)