Аннотация: Получены характеристики асинхронного электродвигателя с частотно-регулируемым приводом в условиях его эксплуатации при производстве лекарственных препаратов, выявлены особенности этих характеристик при пуске с различными, в том числе изменяющимися во времени нагрузками, а также при различной продолжительности разгона до номинальной частоты. Моделированием электромагнитного поля методом конечных элементов определены токи в обмотке статора и короткозамкнутой обмотке ротора, определена электромагнитная сила и характеристики вращения ротора с автоматической перестройкой конечно-элементной сетки. Представлены результаты вычислительных и натурных экспериментов в установившемся режиме и режиме пуска с изменяющейся во времени нагрузкой. Получены рабочие характеристики асинхронного двигателя для различных нагрузок и длительностей разгона.

Аннотация: Рассмотрена методика формирования оперативных точек управления для регулирования электрического режима дуговой сталеплавильной печи (ДСП) при реализации определенной стратегии экономической оптимизации, например, минимума расхода электроэнергии или максимума производительности печи. Задача решается на основе анализа электрических и рабочих характеристик ДСП на каждой ступени напряжения печного трансформатора; при этом необходимо учитывать электрические параметры электропечного контура и параметры источника питания. Методика продемонстрирована на примере отечественной сверхвысокомощной ДСП емкостью 100 тонн, реализующем стратегию максимума производительности печи и наглядно показывающем возможности и ограничения, возникающие на практике.

Аннотация: Рассмотрены особенности энергетических процессов в мобильной карьерной микросети с дизель-генераторной энергетической установкой при включении асинхронных двигателей соизмеримой с источником энергии мощности. Выполнено исследование частотного пуска асинхронного двигателя при регулировании частоты вращения дизельного двигателя. Выведены уравнения для пускового момента асинхронного двигателя при подключении к источнику соизмеримой мощности с регулируемой частотой. Приведены результаты моделирования и экспериментальных исследований процессов в мобильной микросети.

Аннотация: Показано, что расчет программы управления электрическими печами сопротивления, оптимальной по критерию затрат энергии, может быть выполнен посредством линейного программирования, а реализация полученной программы – методом управления с прогнозирующей моделью, позволяющим компенсировать погрешности программного управления в результате использования обратной связи. Сформулирована математическая постановка задачи синтеза энергосберегающих законов управления электропечами сопротивления и предложен метод ее решения, обеспечивающий по сравнению с известными методами существенное сокращение затрат энергии при управлении печью, высокую точность регулирования температуры, а также возможность учета ограничений на значения регулируемой величины и управляющего воздействия. Рассмотрен пример реализации предлагаемого метода.

Аннотация: Рассмотрен синтез бездатчиковой системы векторного управления погружным синхронным двигателем с постоянными магнитами в составе электропривода плунжерного насоса малодебитной скважины. Особенностью объекта является протяжённая питающая цепь – трансформатор и кабельная линия длиной 2000 м – с суммарным сопротивлением, превышающим сопротивление статора в 5–6 раз. Показано, что пренебрежение параметрами цепи в ЭДС-наблюдателе приводит к потере устойчивости системы. Аналитически получено ограничение пропорционального коэффициента регулятора тока, вытекающее из условия запаса по усилению на резонансной частоте приведённой цепи при коэффициенте демпфирования ζ≈0,052. Для оценки угла и скорости ротора применён ЭДСнаблюдатель с алгоритмом фазовой автоподстройки частоты двойного угла, инвариантный к знаку скорости в реверсивном режиме насоса. По результатам имитационного моделирования в среде SimInTech подтверждена точность оценки угла ±0,005 рад, устойчивая работа при реверсе и верифицировано аналитическое условие устойчивости.

Аннотация: Слоистые модели, известные в теоретических исследованиях электрических машин, послужили основой для создания каскадных схем замещения, весьма удобных для практических расчетов. Каскадная схема замещения сочетает в себе достоинства слоистой модели с простотой расчета электромагнитного поля в активном объеме электрической машины, так как по существу представляет собой активно-индуктивную электрическую цепь, которую можно рассчитывать любым методом, известным в теории электрических цепей. Важно и то, что каскадные схемы замещения электрических машин создаются на основе фундаментальных законов электромагнетизма и теории электрических цепей. В статье на основе приближенных решений дифференциальных уравнений в частных производных предложены каскадные схемы замещения явнополюсных машин, в частности, нелинейная схема замещения явнополюсной синхронной электрической машины. В силу специфики каскадных схем замещения явнополюсных машин нелинейная схема замещения позволяет выполнить лишь приближенный расчет магнитного поля машины (при введении допущения о постоянстве магнитной проницаемости при изменении положения рабочей точки на кривой намагничивания). Ошибка при приближенном расчете будет определяться свойствами кривой намагничивания и особенностями режимов работы машины

Аннотация: Представлен метод выбора оптимальных соотношений геометрических размеров силового электромагнита с поперечным магнитным потоком, соответствующих минимальному весу. За критерий оптимальности принят показатель удельной работоспособности – отношение предельной механической работы электромагнита к общей массе его активного объема. Основные результаты получены с помощью конечно-элементного моделирования магнитного поля. На основании выполненного анализа даны рекомендации по использованию оптимальных соотношений размеров в задачах проектирования.

Аннотация: Рассмотрено магнитное поле в воздушном зазоре беспазового двухроторного дискового электродвигателя с постоянными магнитами. Построена аналитическая модель в цилиндрических координатах при аксиальной намагниченности и синусоидальном распределении по азимутальному углу. На основе уравнения Лапласа и граничных условий получены выражения для потенциала, напряжённости и индукции в зазоре, а также для средней по толщине зазора рабочей гармоники. Введены безразмерные параметры, связывающие зазор и толщину магнита с локальным полюсным шагом, и показано их влияние на уровень поля. Отмечена радиальная неоднородность рабочей гармоники, важная для проектирования дисковых машин и проверки численных моделей.

Аннотация: Представлена разработка и верификация имитационной модели силовой схемы карьерного экскаватора с вентильно-индукторным электроприводом. Модель предназначена для анализа электрических режимов входного выпрямителя и связанных с ними тепловых нагрузок диодных модулей МДх-1000-28-D. По данным инструментального обследования объекта в среде MATLAB Simulink построена модель, включающая подсистемы силового трансформатора, выпрямителя, звена постоянного тока, рекуператора, инверторов, эквивалентной нагрузки и тепловой модели диодного модуля. Выполнена верификация электрической части модели по осциллограммам напряжений и токов, зарегистрированным на реальном объекте. Показано, что модель позволяет определять токовые и тепловые режимы диодных модулей, в том числе оценивать мгновенные значения температуры кристалла и поверхности охладителя при эксплуатационных и возмущённых режимах.

Аннотация: Предложена имитационная динамическая модель линейного дискретного электропривода. Рассмотрены структура и элементный состав электропривода, в качестве исполнительного устройства которого применяется шестифазный электромагнитный привод, выполненный в виде отдельных механически связанных модулей. Основываясь на идентичности фаз электропривода, рассмотрен общий принцип формирования его математической модели в виде системы дифференциальных уравнений электрического и механического равновесия электромеханической системы, дополненной двухмерными массивами значений потокосцепления и электромагнитного усилия и предложен вариант их реализации в среде MATLAB Simulink. В модели учтены взаимное влияние электромагнитных и механических процессов, магнитные свойства стали, потоки рассеяния и потери энергии в электрической и механической системах. Рассмотрен пример использования имитационной модели для расчета динамических характеристик

Аннотация: Рассмотрена имитационная модель для исследования динамики системы «Продуктивный пласт – электроцентробежный насос – насосно-компрессорные трубы – устье скважины» в переходных режимах при частотном регулировании. Модель предназначена для анализа нестационарных процессов, возникающих при изменении частоты вращения погружного электродвигателя насосной установки. В состав модели включены три взаимосвязанных подсистемы: гидродинамика пласта, динамическое подобие электроцентробежного насоса и динамика потока в насосно-компрессорных трубах. Исследовано влияние времени разгона насосной установки на динамические параметры системы. Установлено, что при малых временах разгона система носит слабодемпфированный характер, сопровождающийся значительными колебаниями. Увеличение времени разгона приводит к снижению амплитуды колебаний и более плавному выходу системы в установившийся режим.

Аннотация: Рассмотрена быстрая методика определения технического состояния аккумуляторных батарей на основе электрохимической импедансной спектроскопии (EIS) и анализа кривой Найквиста. В отличие от традиционных кулоновских методов, требующих полного цикла заряда и разряда, предложенный подход позволяет оперативно оценивать состояние заряда (SOC), состояние здоровья (SOH), функциональное состояние (SOF) и внутренние деградационные процессы без вывода батареи из эксплуатации на длительное время. Метод основан на подаче малосигнального гармонического воздействия в широком диапазоне частот и последующем построении комплексной частотной характеристики импеданса. Показано, что параметры кривой Найквиста – активная составляющая сопротивления, радиус и форма полукруга, а также низкочастотная диффузионная область – коррелируют с электрохимическими и диффузионными процессами в аккумуляторе и изменяются по мере старения. Предложен алгоритм интерпретации спектров для диагностики деградации и сравнительного анализа аккумуляторов различных типов. Обоснована возможность существенного сокращения времени диагностики и энергозатрат при сохранении высокой информативности измерений. Показано, что использование метода EIS в составе систем мониторинга аккумуляторных батарей транспортных и стационарных электротехнических комплексов позволяет повысить точность оценки их ресурса и надёжности.

Аннотация: Рассмотрен способ построения простой аналитической модели, в которой наглядно отражается влияние входных параметров на напряжение ячеек аккумуляторной батареи в режиме заряда/разряда. Модель представляет собой алгебраическое выражение без нелинейных коэффициентов и дифференциальных компонент, единое для всех режимов и не зависящее от второстепенных характеристик. Это позволяет рассматривать модель как самостоятельный и простой инструмент для решения различных оптимизационных задач, а также строить на её основе компактные имитационные модели, структура которых для всех режимов остается простой и неизменной. Преимущество этих моделей в существенной степени проявляется при решении практических задач, в которых необходим анализ одновременного взаимодействия большого количества ячеек в составе современных энергоёмких аккумуляторных батарей, где быстрота получения ответа и экономия вычислительных ресурсов оказываются решающими факторами.

Аннотация: Представлены результаты исследования процессов деградации тяговых аккумуляторов. Исследованы основные механизмы и причины, влияющие на уменьшение эффективной емкости литий-ионных аккумуляторов. На основе имитационной модели электромобиля исследован процесс деградации аккумулятора и определены оптимальные режимы его эксплуатации. Выявлено, что амплитуда тока тяги значительно влияет на степень ухудшения состояния аккумуляторной батареи. Установлено, что ключевым фактором, влияющим на скорость деградации зарядной емкости батарей, является интенсивность потребления тока. Для снижения эффектов высоких разрядных токов предложено использование батарей нового поколения с повышенными характеристиками мощности и увеличенным числом возможных циклов заряд/разряд. В среде MATLAB Simulink разработана модель электромобиля «Москвич-3», отнесенного к третьему классу по мощностной классификации, оснащенная как стандартным, так и гибридным аккумулятором на 25 кВт·ч.