Аннотация: Рассмотрен метод синтеза цифровых регуляторов на основе предикаторов применительно к регулируемым и следящим электроприводам, оснащённых датчиками обратной связи на основе инкрементных энкодеров. Разработан новый метод измерения скорости с помощью энкодеров, основанный на восстановлении пути. Представлены результаты имитационного компьютерного моделирования следящего электропривода. Показана структура и работа цифрового регулятора. Исследован новый измерительный преобразователь на основе энкодера. В процессе моделирования получены результаты тестирования следящей системы на робастность. Получен диапазон регулирования скорости на математической модели 106. Компьютерное моделирование цифрового регулятора на основе предикаторов подтвердило решение поставленной задачи. Статья опубликована в двух частях. Во второй части рассмотрены следящие электроприводы.

Аннотация: Разработана система прямого управления моментом синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов с пространственно-векторной модуляцией напряжения обмотки статора, обеспечивающей минимальную ошибку регулирования потокосцепления статора во всем диапазоне изменения механических характеристик двигателя и частоты коммутации силовых ключей инвертора напряжения. Применены методы теории электропривода, теории автоматического управления и компьютерного моделирования. Синтез систем управления осуществлен для двигателя мощностью 133 кВт, математическое описание которого составлено для эквивалентной схемы замещения в системе координат dq с типовыми допущениями для обобщенной электрической машины. Компьютерное моделирование проведено с учетом насыщения магнитопровода статора и потерь мощности в нем, влияния температуры на различные параметры этой модели. Синтезировано два варианта системы управления - с одним контуром регулирования момента и с двумя независимыми контурами регулирования момента и потокосцепления статора, выведены их передаточные функции при использовании ПИ-регуляторов...

Аннотация: Исследованы затраты электрической энергии на прокачку воздуха и продуктов сгорания при совместном сжигании генераторного газа и основного проектного топлива. Определено, что ежегодный дополнительный расход электрической энергии зависит от вида газифицируемых твердых органических отходов, а затраты компенсируются экономией природного газа. Расчет выполнен на примере парового котла ТПП-210А, установленного на Новочеркасской ГРЭС. Результаты исследования показали, что добавление генераторного газа к проектному топливу увеличивает аэродинамическое сопротивление, поскольку растет объем перекачиваемого газа. Для моделирования сжигания генераторного газа использована программа Boiler Designer . Рассчитан срок окупаемости мероприятий по модернизации парового котла ТЭС. Учтены капитальные затраты на дополнительное оборудование по газификации отходов и ежегодные эксплуатационные расходы. Помимо эффективной выработки электрической энергии предложенные мероприятия решают важную социально-экологическую задачу утилизации твердых органических отходов без ухудшения общей эффективности работы электростанции.

Аннотация: Рассмотрена задача синтеза самонастраивающихся корректирующих устройств (СКУ) для бесколлекторных двигателей постоянного тока (БДПТ), используемых в качестве исполнительных устройств различных мехатронных систем, включая многостепенные манипуляторы и мобильные роботы. Указанные корректирующие устройства позволяют существенно повысить динамическую точность управления нагруженными двигателями за счет формирования дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электронного регулятора скорости двигателей, обеспечивающего стабилизацию во время работы на заданном номинальном уровне динамических параметров с учетом текущих значений внешних нагрузочных моментов, приведенных к их выходным валам. Для решения задачи использованы эквивалентная модель БДПТ, описываемая системой трех дифференциальных уравнений первого порядка, а также метод синтеза типовых СКУ, применяемых для коллекторных двигателей. Для подтверждения эффективности синтезируемых СКУ проведены моделирование и натурный эксперимент с использованием электромеханического стенда.

Аннотация: Рассмотрена методика выбора оптимального материнского вейвлета для задач анализа несинусоидальных нестационарных сигналов токов и напряжений в промышленных сетях. Данная задача обусловлена тем, что используемые методы анализа несинусоидальных искажений в сигналах токов и напряжений имеют ряд проблем при работе оборудования в нестационарных режимах, а применение современных методов, основанных на вейвлет-преобразовании, требует выбора материнского вейвлета из существующего многообразия базовых вейвлет функций. Разработка критерия оптимального материнского вейвлета и оценка точности метода проведены с использованием математического моделирования в программном комплексе Matlab / Simulink . Определены критерии выбора оптимального материнского вейвлета для анализа нестационарных сигналов токов и напряжений в промышленной сети, а также предложена методика выбора материнского вейвлета с учётом вычислительной сложности.

Аннотация: Рассмотрена задача моделирования распределения магнитостатического поля электромагнитного сепаратора с использованием комбинированного бессеточного метода, основанного на совместном применении метода фундаментальных решений и метода Монте-Карло. Выполнены расчёты распределения векторного потенциала, индукции, напряжённости и магнитной силы сепаратора при варьировании величин воздушного зазора и ширины полюсных наконечников. Для верификации результатов, полученных комбинированным методом, проведено их сопоставление с экспериментальными данными и результатами расчётов, выполненных в программном пакете для инженерного моделирования ELCUT , в котором реализован метод конечных элементов. Показано, что предложенный комбинированный бессеточный метод обеспечивает необходимую точность и может эффективно применяться для расчёта поля при проектировании электротехнических устройств.

Аннотация: Рассмотрены этапы постобработки аддитивно изготовленных катушек из сплава AlSi10Mg, применяемых в электрических машинах. Проведена оценка возможностей ключевых операций постобработки: отжига, полировки поверхности и нанесения электроизоляционного покрытия. Показано, что отжиг существенно улучшает микроструктуру материала, способствуя повышению электропроводности. Ручная полировка эффективно снижает шероховатость поверхности для нанесения изоляции на аддитивно изготовленные катушки. Испытаны возможности нанесения изоляции на основе эпоксидного компаунда ЭК-1М и кремнийорганической эмали КО-976. Наибольшее пробивное напряжение показало комбинированное покрытие. Несмотря на успешную реализацию этапов отжига, полировки и нанесения изоляции, пробивное напряжение всех испытанных изоляционных покрытий оказалось низким для практического применения в реальных условиях работы электрических машин. Работа демонстрирует необходимость использования специальных электроизоляционных лаков и разработки методов нанесения, обеспечивающих равномерность слоя и требуемую электрическую прочность.

Аннотация: Рассмотрены методы измерения токов утечки в различных электротехнических устройствах, в частности, в сетях постоянного и переменного тока, изолированных от земли. Применен метод, основанный на инжектировании переменного напряжения инфранизкой частоты между сетью и землей. Представлено решение проблемы, заключающейся в том, что ток нулевой последовательности контролируемого ответвления электрической сети содержит значительную составляющую, обусловленную несимметричными емкостями жил фидера относительно земли, в результате чего возникает большой ёмкостный ток частотой 50 Гц. Предложен метод измерения токов утечки с подавлением помехи на основе применения обратной связи с созданием компенсирующего поля для частот 1 и 50 Гц по отдельности. Исследовано применение этого метода с помощью ряда схемотехнических решений, позволяющих аналоговым способом подавить паразитную составляющую переменного тока частотой 50 Гц. Исследования проведены с помощью моделирования и макетирования устройства. Моделирование проведено с помощью пакета программ Micro-Cap . Экспериментальные исследования подтвердили правильность сделанных в работе выводов.

Аннотация: Рассмотрена задача повышения точности оценивания параметров схем замещения двухобмоточных трансформаторов по данным СВИ за счет учета систематических погрешностей измерительных трансформаторов напряжения (ТН) и тока (ТТ). Для проведения исследований использованы реальные синхронизированные векторные измерения (СВИ), полученные от устройств СВИ (УСВИ) ЭНИП-2, установленных на вводах трансформатора ZUCCHINI -2500/6/0,4-Δ/ Y 0. Со стороны ввода 6 кВ УСВИ присоединены через ТТ ТОЛ-6-5-0.2 S -300/5 У3 и ТН 3хЗНОЛ-0.8М-6 У2 6000/100, а со стороны 0,4 кВ - через ТТ ТШЛ-0.66VIII-1-0.2 S -4000/5. Параметры Т-образной схемы замещения оценивались для прямой последовательности основной гармоники для каждого 20 мс инт

Аннотация: Рассмотрена методика расчета оптимальной формы полости для охлаждающего агента в магнитопроводе статора вентильно-индукторного двигателя, позволяющая повысить эффективность теплоотвода без существенного снижения электромагнитных характеристик машины. Предложено выполнение полости в магнитопроводе специальной формы для охлаждающего агента, учитывающей распределение магнитной индукции. Оптимальная конфигурация полости определена в зонах с наименьшей магнитной индукцией, что позволяет сохранить характеристики электрической машины на достаточно высоком уровне. Для расчета формы полости в магнитопроводе применены методы теории оптимизации, в частности, параметризация контура с использованием кривых Безье. В качестве варьируемых параметров выбраны координаты управляющих вершин, что позволяет гибко настраивать геометрию полости в соответствии с требованиями теплоотвода и электромагнитных нагрузок. Полости в магнитопроводе, полученные с помощью данной методики, позволяют повысить эффективность всей системы жидкостного охлаждения, не снижая существенно эффективность электромеханического преобразования энергии в электрической машине, в отличие от использования отверстий традиционной круговой формы той же площади поперечного сечения.

Аннотация: Предложен метод косвенной компенсации для диагностики электрических сетей с изолированной нейтралью, распределенными сопротивлениями проводов и взаимной индукции при однофазных и двойных замыканиях на землю. Рассмотрена проблема повышения точности нахождения места замыкания на основе эквивалентной компенсации отрезков линий до места замыкания. Компенсированная схема включает нораторы, компенсирующие отрезки неизвестной длины и сопротивление замыкания, и нуллаторы с источниками, учитывающими токи или напряжения в аварийном режиме. Показано, что неизвестные переменные в виде отношений схемных определителей приводят к полиномиальным уравнениям для искомых отрезков линий. Разработан алгоритм формирования систем полиномиальных уравнений на основе компьютерной программы символьного анализа электрических цепей CirSym (http://intersyn.net/cirsym.html). Эквивалентная компенсация искомых отрезков линий и сопротивлений замыкания повышает точность определения места замыкания.

Аннотация: Рассмотрена проблема обеспечения номинального напряжения и нормальной работы электроэнергетических систем, а также снижения потерь электроэнергии при передаче, распределении и использовании электроэнергии благодаря новому техническому решению за счет непрерывной и совместной компенсации отклонения напряжения и реактивной мощности на высокой стороне главной понизительной подстанции с высокой точностью во всех режимах работы электроэнергетических систем. Использованы теоретические методы, базирующиеся на фундаментальных положениях теоретических основ электротехники, преобразования, передачи и распределения электроэнергии. Исследование непрерывной и совместной компенсации отклонения напряжения и реактивной мощности при отклонении питающего напряжения и тока нагрузки в широких пределах и диапазонах проведено на имитационной модели подстанции мощностью 25000 кВ∙А и напряжением 35/10 кВ при угле сдвига фазы тока нагрузки φ=75 град. Результаты исследования подтвердили расширение функциональных возможностей и эффективность функционирования предлагаемого устройства при непрерывном и совместном регулировании напряжения и реактивной мощности...

Аннотация: Представленный усовершенствованный методологический подход для оценки характеристик показателя эффективности использования электрической энергии, затрачиваемой на электромеханические процессы при реализации тяги поездов - «удельный расход электроэнергии», является ключевым показателем в реализации энергетической стратегии ОАО «РЖД». Использованы процессный подход и методика построения вариантов моделей цифровых двойников. Данный подход предусматривает использование структуры моделей на базе многофакторных регрессионных уравнений, в которых в качестве параметров моделей использованы эксплуатационные электромеханические процессы. Отличительные особенности подхода: технология идентификации количества и значений параметров при устранении эффекта мультиколлинеарности при построении многофакторных моделей; реализация процедур верификации и валидации полученных моделей. В результате расчетов для одного из полигонов железной дороги постоянного тока установлено, что многофакторные модели показателя «удельного расхода электроэнергии», пригодные для задач прогнозирования, должны обладать точностными характеристиками.

Аннотация: Исследованы способы уменьшения гармонических искажений выходного напряжения в автономных инверторах напряжения (АИН), используемых в высокоскоростных поездах, путем сравнения двух методик модуляции: пространственно-векторной ШИМ ( SV - PWM ) и ШИМ с выборочным подавлением гармоник ( SHE - PWM ). Теоретически обоснованы методы модуляции. Использованы компьютерные модели для оценки влияния каждого метода на гармоническое содержание выходного сигнала. Моделирование выполнено с применением программного пакета MATLAB . Проведен подробный сравнительный анализ обоих методов модуляции, выявлены преимущества и недостатки каждого подхода. Установлено, что метод SHE - PWM позволяет существенно уменьшить число нежелательных гармоник и обеспечить лучший показатель коэффициента нелинейных искажений ( THD ) при наличии фильтра. Полученные результаты продемонстрировали значительное улучшение показателей выходного сигнала с АИН при применении метода SHE - PWM , что имеет важное значение для совершенствования конструкций электроприводов высокоскоростных поездов, снижая потери мощности и увеличивая долговечность компонентов системы электропитания. Выводы согласуются с предыдущими работами в области гармонической оптимизации инверторов и вносят вклад в развитие стандартов электромагнитной совместимости для железнодорожного транспорта.

Аннотация: Разработана математическая модель, отражающая влияние асинхронных двигателей большой мощности на систему электроснабжения, более простая относительно существующих из-за уменьшения количества уравнений, описывающих модели статических и динамических элементов системы электроснабжения. Сформулирована задача поиска аналитического представления решений системы дифференциальных уравнений, моделирующей функционирование системы электроснабжения, посредством выделения двух основных составляющих переходного процесса: квазистационарной (принужденной) и свободной составляющих. Решение задачи осуществлено применением метода варьирования произвольной постоянной. Вычисление матричной экспоненциальной функции произведено методом спектрального разложения. Разработанная модель позволяет детально исследовать переходные процессы без численного интегрирования и точнее прогнозировать поведение системы при одновременном пуске нескольких асинхронных двигателей. Впервые получено аналитическое выражение для отдельных составляющих токов ветвей, позволяющее показать степень влияния параметров модели на результаты...