Аннотация: Увеличение физического износа кабельных линий 6–10 кВ делает актуальным прогнозирование отказов и планирования реконструкции линий для обеспечения надёжности распределительных сетей. Цель исследования – разработка метода приоритезации реконструкции кабельных линий на основе эксплуатационных данных с применением алгоритмов машинного обучения. Исследование выполнено на наборе данных по 8198 линиям, включающем аварийную статистику, общие характеристики кабелей, режимные параметры, результаты испытаний. Для прогнозирования протестированы следующие алгоритмы машинного обучения: Logistic Regression, SVM, SVR, RandomForest, GentleBoost, LSBoost, RUSBoost. Предложено использование двух показателей оценки качества прогноза – «Захват отказов» и «Точность отбора», рассчитанных относительно длины сформированного списка кабелей для перекладки. В связи с тем, что эти показатели являются компромиссными (повышение точности отбора может сопровождаться снижением захвата отказов), при выборе наилучшей модели предложено использовать их гармоническое среднее. Модель Random Forest показала наилучшие результаты по качеству прогноза, позволив выявить 6,5, 9,7 и 12,6 % будущих отказов за прогнозный период три года при выборе к перекладке 1, 2 и 3 % совокупной протяженности кабельной сети. Результаты подтверждают эффективность машинного обучения для повышения точности прогнозирования и оптимизации программ реконструкции кабельных линий

Аннотация: Статья посвящена разработке генератора механических колебаний, предназначенного для исследования виброустойчивости асинхронных двигателей. Сформулированы технические требования к электромагнитному генератору механических колебаний. Предложена конструкция устройства, основанная на линейном шаговом индукторном двигателе, в котором благодаря неоднократному пересечению зазора между индуктором (статором) и подвижной частью (якорем), обеспечиваются высокие удельные силовые характеристики. На основе сеточных (конечно-элементных) моделей выполнены расчётные исследования электромагнитного генератора для достижения наибольшей крутизны и линейности характеристик развиваемой силы. Конкретизировано соотношение ширины ферромагнитных колец зубцовой зоны и немагнитных промежутков между ними. Найдено оптимальное соотношение для расстояния между кольцами, равное 0,36 относительно общей длины зубцового деления, обеспечивающее хорошую линейность характеристики силы в зависимости от смещения колец. Показано, что при уменьшении этого соотношения магнитная сила увеличивается на 25–30%, но ее зависимость становится нелинейной.

Аннотация: Рассмотрена проблема некорректных срабатываний цифровой дифференциальной защиты, вызванных глубоким насыщением трансформаторов тока, при внешних коротких замыканиях. В качестве альтернативы замене трансформаторов тока предложена модификация алгоритмов защиты с применением дифференциальнофазного органа и блокировки по апериодической составляющей дифференциального тока. Проведено имитационное моделирование в MATLAB Simulink, включающее набор из 800 режимов с разными начальными условиями для каждого из рассмотренных типов защиты, в том числе при различных параметрах источников и трансформаторов тока. Предложенные усовершенствования полностью исключают срабатывания при внешних замыканиях, незначительно увеличивая время срабатывания при внутренних повреждениях. На основе модели создан прототип защиты на платформе NationalInstrumentsCompactRIO, успешно испытанный с использованием устройства РЕТОМ-61. Натурные эксперименты подтвердили эффективность предложения: в 25 опытах с остаточной индукцией трансформаторов тока до 100 % от индукции насыщения прототип работал корректно. Для практической реализации рекомендовано применение устройств защиты с преобразователями тока для измерения апериодической составляющей, например, с датчиками Холла

Аннотация: Магнитное поле в электрических машинах могут быть описано на базе граничных физико-математических задач, решаемых методом разделения переменных Фурье. Активная область электрической машины разбивается на совокупность примыкающих друг к другу горизонтальных бесконечных полос и в число источников магнитного поля вводятся намагниченности ферромагнитных участков. Векторы поля на границах горизонтальных полос должны удовлетворять двум известным условиям: скалярные магнитные потенциалы и нормальные составляющие магнитной индукции не претерпевают скачка (разрыва). Если магнитные листы обмоток электрической машины по соображениям удобства расчёта располагаются на границах указанных полос, то магнитные потенциалы на границах будут иметь скачок на величину полного тока магнитного листа. Горизонтальные полосы содержат однородные элементы расчётной области: ярма сердечников, основания полюсов, зубцовые слои статора и ротора, воздушный зазор. Выполнение граничных условий позволяет определить неизвестные постоянные Фурье, которые содержатся в выражениях для скалярных магнитных потенциалов и магнитных индукций в рассматриваемых полосах. Предлагаемым аналитическим методом рассчитано магнитное поле в активной области Саяно-Шушенского гидрогенератора.

Аннотация: Формирование интеллектуальных систем электроснабжения и внедрение возобновляемых источников энергии заметно обостряют проблемы, связанные с соблюдением требований к качеству электрической энергии. Для принятия решения о допустимом уровне помех в электрической сети промышленных предприятий и соблюдения требований к электромагнитной совместимости питающей сети и технологических потребителей, предлагается использовать обобщенные показатели, обеспечивающие комплексный анализ параметров питающего напряжения в системе электроснабжения. Применение таких показателей позволит оценить предельные уровни помех для мониторинга качества продукции и качества электрической энергии в реальном времени. В статье приводятся результаты оценки качества электрической энергии, полученные на основании преобразования Кларк, понятия когерентности сигналов и карт Шухарта. Оценка уровня искажения качества электрической энергии выполнена по результатам инструментального обследования системы электроснабжения промышленного предприятия металлургической отрасли. Показано, что использование обобщенных показателей для определения уровня электромагнитной совместимости позволяет сократить время принятия решения о реализации схемно-технических мероприятий по повышению качества электроэнергии в промышленной сети и исключить индивидуальную оценку показателей, определенных ГОСТ 32144-2013.

Аннотация: Рассмотрена модель бесколлекторного двигателя постоянного тока (БДПТ) с коррекцией управления для исследования влияния изменения сопротивления обмоток, вызванного межвитковым замыканием и повышением температуры, на точность управления. Модель предусматривает коррекцию управления БДПТ при дефектах и повышения температуры, что приводит к изменению параметров двигателя. Влияние на точность управления двигателем осуществляется коррекцией передаточной функции. Выходные параметры БДПТ изменяются в процессе разгона при постоянном ускорении. Для практических задач предлагается использовать корректирующее звено, которое позволяет минимизировать изменение выходных параметров БДПТ, таких как угловая скорость вращения и вращающий момент. Система управления позволяет обнаружить наличие дефектов и сообщить об этом, если деградация параметров достигает определенного порогового значения. Полученные результаты могут быть использованы для построения диагностических систем, нейтрализации влияния внешней среды, изменения настроек параметров БДПТ в системе управления.

Аннотация: Рассмотрены процессы коммутации силовых MOSFET-транзисторов в предложенной схеме зарядного устройства емкостного накопителя энергии на базе полумостового транзисторного преобразователя с дозирующими конденсаторами. Получены основные расчетные соотношения для выбора параметров элементов снабберных цепей, позволяющих реализовать режим «мягкой» коммутации силовых MOSFETтранзисторов на всем цикле зарядки накопителя при постоянной частоте работы зарядного устройства. Приведены методика расчета параметров элементов снабберных цепей и результаты модельного и натурного эксперимента, подтверждающие ее достоверность.

Аннотация: Предложена математическая модель инерционного привода в виде системы дифференциальных уравнений, описывающей пьезопривод как устройство с сосредоточенными параметрами. Модель рассматривает пьезоэлемент в виде упругого элемента с внутренним механическим сопротивлением, нагруженного с одного конца инерционной массой и демпфером, с другого – массой и элементом сухого трения. Результаты моделирования показали, что обратный ход вызван колебательным характером переходных процессов в приводе. Оценено влияние на переходный процесс механического сопротивления пьезоэлемента, силы сухого трения, коэффициента демпфирования на свободном конце. Для уменьшения обратного хода предложено использовать демпфирование свободного конца пьезоэлемента или пьезоэлемента в целом. Выполнена практическая реализация некоторых вариантов демпфирования – пассивного демпфирования в вазелиновом масле и густой смазке, и активного электродинамического демпфирования. Подтверждена работоспособность предложенных решений, показано, что демпфирование позволило в пять раз уменьшить обратный ход. Предпочтительным вариантом является демпфирование свободного конца пьезоэлемента; этот вариант демпфирования реализован в конструкции активного электродинамического демпфера с автономной системой регулирования, в которой магнит жестко связан со свободным концом пьезоэлемента, а пара соленоидальных катушек – с винтом привода.

Аннотация: Рассмотрены закономерности распределения тепла в утилизационной мишени при воздействии электронного пучка с учетом различных геометрических параметров. В качестве материала мишени выбран вольфрам, что позволяет минимизировать её размеры. Для оценки теплового поведения мишени разработана математическая модель, на которой исследовано импульсное воздействие электронного пучка. Результаты численного моделирования, сопоставленные с экспериментальными данными, показали, что модель адекватна. Модель позволяет определить оптимальные размеры и материал мишени для применения в системах диагностики электронного луча. Установлено, что оптимальный диаметр мишени, исходя из заданных требований, равен 120 мм, высота – 100 мм.