Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України

БАГАТОШАРОВІ ІНДУКТОРИ ДЛЯ УСТАНОВКИ ІНДУКЦІЙНОЇ ТЕРМООБРОБКИ АЛЮМІНІЄВИХ ЗЛИВКІВ ПРИ ПРЕСУВАННІ КАТАНКИ ДЛЯ СИЛОВИХ КАБЕЛІВ

А.Ф. Жаркін — 2024-09-02

На основі розробленої математичної моделі проведено комп’ютерне (чисельне) моделювання електротеплових процесів в установці з багатошаровим індуктором, яка служить для нагрівання циліндричних алюмінієвих зливків (заготовок) перед пресуванням катанки, як основи для отримання із неї струмопровідних жил силових кабелів. Досліджувалися однофазний і трифазний багатошарові індуктори галетного типу, в результаті чого показано, що максимальне значення електричного ККД такої установки для обох індукторів забезпечує тришарова намотка їх водоохолоджуваною мідною трубкою прямокутного перерізу. Для обох індукторів отримано розподіли по радіусу і довжині алюмінієвих заготовок об’ємної питомої потужності та питомої лінійної потужності тепловиділень від наведених в заготовках вихрових струмів. Для трифазного індуктора такі розподіли отримано при живленні його напругами з кутами фазового зсуву у 120 і 60 ел град. Досліджено також втрати у витках індукторів та їх розподіл по довжині і шарам обох індукторів. Бібл. 8, табл. 2, рис. 7.

МАТЕМАТИЧНА ТА КОМП’ЮТЕРНА МОДЕЛІ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З ФАЗНИМ РОТОРОМ У РЕЖИМІ ДИНАМІЧНОГО ГАЛЬМУВАННЯ З САМОЗБУДЖЕННЯМ

В.М. Шамардіна — 2024-09-02

Одним із важливих викликів сьогодення є забезпечення енергоефективності та покращення експлуатаційних характеристик найбільш поширених асинхронних електроприводів (АЕП) виробничих та підйомно-транспортних машин. Підвищення загального діапазону регулювання і стабільне регулювання швидкості в АЕП часто забезпечується застосуванням систем імпульсно-ключового або фазо-імпульсного регулювання частоти обертання АД ФР, в яких регулювання здійснюється в колі випрямленого струму ротора. Наявність в таких схемах випрямляча напруги роторної обмотки створює умови для застосування режиму динамічного гальмування з самозбудженням (ДГС). В роботі запропоновано математичну модель АД ФР у режимі ДГС в системі нерухомих відносно ротора осей координат (d, q) з урахуванням характеристики насиченості магнітної системи машини. Апробацію моделі виконано в ході комп’ютерного моделювання з використанням можливостей пакету Simulink Matlab. Створена модель має практичну цінність, при формуванні енергоефективних гальмівних режимів АЕП вона дозволить аналізувати складні електромагнітні перехідні процеси і обґрунтовано обирати структуру і параметри їх електричних схем. Бібл. 4, рис. 6.

УДОСКОНАЛЕННЯ ЗАСОБІВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В СУДНОВИХ ЕЕС З НАПІВПРОВІДНИКОВИМИ ПРОПУЛЬСИВНИМИ КОМПЛЕКСАМИ

Д.О. Жук — 2024-09-02

Розглянуто можливі напрямки удосконалення засобів забезпечення якості електроенергії (ЯЕ) з метою підвищення їх ефективності з урахуванням схемних і режимних особливостей інтегрованих суднових електроенергетичних систем (СЕЕС) з напівпровідниковими пропульсивними комплексами (НПК). Запропоновано та досліджено одно- та дволанковий варіанти системних керованих фільтрокомпенсаційних пристроїв (КФКП), призначених для одночасної повної компенсації реактивної потужності, а також суттєвого послаблення гармонічних спотворень напруги і струму в СЕЕС з НПК. Реалізовано підхід до моделювання, який дозволяє порівняти вплив запропонованих КФКП на інтегральний коефіцієнт гармонічних спотворень напруги в системах з різними типами вхідних випрямлячів у складі перетворювачів частоти (ПЧ) НПК з урахуванням можливого відхилення частоти суднової мережі. Бібл. 7, рис. 6, таблиця.

ВПЛИВ ПУЛЬСАЦІЙ ІМПУЛЬСНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА НА ПОХИБКУ СЛІДКУВАННЯ ЗА ШВИДКІСТЮ БОРТОВОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА

О.А. Рослік — 2024-09-02

Проведено аналіз похибки слідкування з урахуванням пульсацій напруги живлення електродвигуна. Представлено результати розрахунку сталої похибки слідкування з врахуванням впливу пульсацій, що є наслідком процесу широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Процесс ШІМ представлено еквівалентною АІМ певної кількості прямокутних функцій ряду Уолша–Фур'є. Закон зміни амплітуд цих функцій в процесі ШІМ лінійний або кусково-лінійний з постійним коефіцієнтом підсилення на кінцевому інтервалі. Це дало можливість використати математичний апарат модифікованого Z–перетворення для аналізу впливу пульсацій ШІП на похибку слідкування. Бібл. 7, рис. 2.

УТОЧНЕНА МОДЕЛЬ ДВОКАНАЛЬНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА ПОДАЧІ З ПІДСУМОВУВАННЯМ РУХІВ НА ХОДОВІЙ ГАЙЦІ ДЛЯ ВИСОКОТОЧНИХ МЕТАЛОРІЗАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ

О.А. Худяєв — 2024-09-02

Ітераційний двоканальний електропривод (ЕП) подачі з підсумовуванням рухів на обертовій ходовій гайці (ОХГ) призначений для підвищення швидкодії і точності традиційних одноканальних ЕП механізмів подачі (МП) металорізальних верстатів з інерційним робочим органом (РО). Відповідно до МП РО координатного верстата особливо високої точності моделі 24К60АФ4 одержано уточнену узагальнену математичну модель руху двоканального ЕПз ОХГ. В моделі враховано вплив основних статичних моментів опору при металообробці, а також – нелінійних сил тертя ковзання в МП РО верстата. Для розрахунку та моделювання характерних ділянок лінеаризованої характеристики тертя одержані зручні рекурентні співвідношення. Запропоновано структурно-алгоритмічну схему ітераційного двоканального компенсованого ЕП подачі з ОХГ та підлеглим налаштуванням каналів керування, яка дозволяє компенсувати в усталених режимах негативний вплив на точність подачі РО основних статичних моментів опору та нелінійностей тертя ковзання у навантаженні привода.

ТЕСТУВАННЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ НА НЕСПРИЙНЯТЛИВІСТЬ ДО ПРОВАЛІВ НАПРУГИ, КОРОТКОЧАСНИХ ПЕРЕРИВАНЬ ТА ЗМІН НАПРУГИ

В.В. Шевчук — 2024-09-02

У статті розглядається тестування електрообладнання на несприйнятливість до провалів напруги, короткочасних перерв та змін напруги. Особливу увагу приділено впливу точки початку провалу на чутливість електрообладнання, а також дослідженню стійкості електромагнітного реле до провалів напруги, стрибку фазового кута та точок початку і закінчення провалів. Аналізується механізм реагування електромагнітного реле на провал напруги, його чутливість до зміни частоти, наявності гармонійних спотворень та змін номінального значення напруги. Окремо розглядається симетрія чверті циклу щодо точки на хвилі.

ЩОДО ВІДНОВЛЕННЯ ПАРКУ ТУРБОГЕНЕРАТОРІВ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ УКРАЇНИ

О.Г. Кенсицький — 2024-09-02

Розглянуто поточний стан енергетичної системи України та основні питання відновлення і модернізації генеруючого устаткування електростанцій країни у повоєнний період. Запропоновано відновлювати генерацію на новому рівні із залученням передових досягнень світового та вітчизняного електромашинобудування. При відновленні зруйнованих енергоблоків мають використовуватися турбогенератори з покрашеними експлуатаційними характеристиками. Перш за все мова йде про машини із повним повітряним охолодженням з розширеними можливостями маневреності (в тому числі і асинхронізовані). Розглянуті основні переваги таких турбогенераторів і визначені елементи і вузли конструкції, технічний стан яких є визначальним фактором забезпечення їх надійної експлуатації. Библ. 14, рис. 6, таблиця.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ БЕЗКОНТАКТНИХ МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНИХ ТАХОГЕНЕРАТОРІВ

К.П. Акинін — 2024-09-02

Статтю присвячено дослідженню характеристик та режимів роботи безконтактного магніто-електричного тахогенератора, що реалізуються на основі традиційної радіальної електричної машини з безпазовим статором та з постійними магнітами на роторі. Досліджено варіанти формування вихідного сигналу постійного струму за допомогою діодного і транзисторного випрямлячів. Отримано залежності середньої величини вихідного сигналу напруги, крутизни вихідного сигналу, коефіцієнта відхилення характеристики від її заданого значення та коефіцієнта пульсацій сигналу залежно від швидкості обертання валу ротора. Досліджено вплив ємності фільтруючого конденсатора на величину розмаху пульсацій вихідного сигналу.

ПЕРЕТВОРЮВАЧ АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА І ЕЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Р.А. Чепкунов — 2024-09-02

Розглянуто перетворювач, який може забезпечувати керування як асинхронного електропривода, так і електропривода постійного струму. В асинхронному електроприводі керування трифазним перетворювачем частоти здійснюється за реактивною потужністю, в електроприводі постійного струму напруга якоря формується шляхом широтно-імпульсної модуляції двох плечей перетворювача частоти, а напруга обмотки збудження – широтно-імпульсною модуляцією третього плеча. Забезпечується якісне керування електроприводами. Бібл. 10, рис. 3.

ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЗОНАНСНИХ СИСТЕМ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ВИСОКОЇ НАПРУГИ НА НАВАНТАЖЕННІ ЄМНІСНОГО ТИПУ

Д.В. Вінниченко — 2024-09-02

Робота присвячена порівняльному аналізу струмів в колах інверторів безтрансформаторних резонансних та трансформаторних резонансних і нерезонансних систем однакової потужності для отримання високої напруги на навантаженні ємнісного типу. Метою роботи є визначення типу системи, що характеризується найменшим середнім діючим струмом ключів інвертора. Отримано залежності струмів в колах інверторів від параметрів резонансних кіл, результати розрахунків за якими дозволяють стверджувати, що застосування безтрансформаторної схеми для забезпечення однакової потужності систем для отримання високої напруги на навантаженні ємнісного типу дозволить майже удвічі знизити середній діючий струм в колі інвертора. Проведено імітаційне моделювання процесів в досліджених схемах, яке підтверджує отримані теоретичні результати. Застосування високовольтних безтррансформаторних резонансних систем для отримання високої напруги на навантаженні ємнісного типу дозволить удвічі знизити номінальні та максимально допустимі струмові характеристики силових елементів перетворювачів.

ТИРИСТОРНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ЗІ ШТУЧНОЮ КОМУТАЦІЄЮ

В.В. Голубєв — 2024-09-02

В роботі представлено перспективні схеми тиристорних трансформаторних і безтрансформаторних перетворювачів змінної та постійної напруги зі штучною модернізованою комутацією та наведено докладний опис роботи останньої. Бібл. 2, рис. 7.

СКЛАДОВІ ПОТУЖНОСТІ ТИРИСТОРНОГО РЕГУЛЯТОРА НАПРУГИ З АКТИВНИМ НАВАНТАЖЕННЯМ

Є.І. Федів — 2024-09-02

Проведено дослідження балансу потужності напівпровідникового регулятора напруги на активному навантаженні фазовим керуванням двоопераційними тиристорами. Підтверджено придатність його використання для одночасного отримання ресурсу реактивної потужності для розподільних електричних мережах. Відповідно до концепції інтелектуальних електричних мереж такі пристрої відносять до класу гнучких систем пересилання змінного струму, а також можуть бути основою для побудови віртуальних джерел енергії. Досліджено складові потужності для окремих компонент регулятора, включно з тиристорним блоком. Застосовано спектральний метод опису струмів і напруг на ділянках регулятора. Отримані результати теоретичних досліджень підтверджено прикладом з чисельними розрахунками, які дозволили уточнити фізичну суть енергетичних перетворень під час регулювання напруги. Бібл. 8, рис. 3.

АНАЛІЗ СТАТИСТИЧНИХ ДАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ ЗАВЕРШЕНИХ РОБІТ В ГАЛУЗІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ В УСТАНОВАХ ВІДДІЛЕННЯ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИХ ПРОБЛЕМ ЕНЕРГЕТИКИ НАН УКРАЇНИ

О.В. Кириленко — 2024-09-02

Розглянуто актуальну проблему моніторингу результатів наукових досліджень та збору даних, необхідних для формування політики розвитку пріоритетних напрямів науки, технологій та інновацій. Проведено аналіз розвитку досліджень в напрямку «електроенергетика» в установах Відділення фізико-технічних проблем енергетики НАН України за період з 1995 по 2021 рік. Наведено показники фінансування цих досліджень протягом розглянутого періоду, зроблено висновок, що зростаючий тренд їх фінансування на фоні спадаючого тренду загальних витрат на науку свідчить про пріоритетність цього напрямку для народного господарства країни.

АНАЛІЗ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ПОСЛУГ ПОСТАЧАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

В.В. Черкашина — 2024-09-02

Об`єктом дослідження є процеси в розподільчих електричних мережах та їхній вплив на технічні і економічні характеристики, що направлені на досягнення основних показників надійності, яка характеризується безперервністю електропостачання, а саме показниками якості послуг: індексом середньої тривалості довгих перерв та індексом середньої частоти довгих перерв (SAIDI, SAIFI), а також дотриманням гарантованих стандартів якості послуг з постачання електричної енергії, які закріплені Постановою НКРЕКП.

Проблематикою, що вирішується є сукупність чинників, які направлені на зниження індексу середньої тривалості довгих перерв та індексу середньої частоти довгих перерв (SAIDI, SAIFI), з урахуванням і застосуванням дієвих заходів стимулюючого тарифоутворення (Rab – тариф) направлених на забезпечення якісними послугами споживачів електричної енергії відповідно гарантованим стандартам, які закріплені Постановою НКРЕКП.

Аналіз основних показників якості послуг SAIDI та SAIFI за період з 01.01.2022 по 31.03.2022 року проведено на прикладі оператора системи розподілу АТ «Харківобленерго». Проаналізовано вплив факторів природнього та неприроднього характеру на формування цих показників з урахуванням форс-мажорних обставин та військової агресії на території Харківської області. Проаналізовано зміни показників якості послуг SAIDI та SAIFI та їхня відповідність встановленим НКРЕКП нормативним значення. Проведений аналіз показників якості послуг SAIDI та SAIFI дозволяє стверджувати, що досягнення цільових значень показників безперервності електропостачання являється основоположним чинником для покращення якості послуг з постачання електричної енергії споживачам. Обґрунтовано з урахуванням стимулюючого тарифоутворення (Rab – тариф) забезпечення необхідних гарантованих стандартів якості з постачання електричної енергії споживачам. Показано, що впровадження та розвиток стимулюючого тарифоутворення закладає надійний фундамент сильної та конкурентоспроможної України на теренах Європейського Союзу та запроваджує динамічний розвиток для сильної та незалежної української економіки.

ЗБІЛЬШЕННЯ ПРОПУСКНОЇ СПРОМОЖНОСТІ МАГІСТРАЛЬНИХ МЕРЕЖ УКРАЇНИ

О.С. Богомолова — 2024-09-02

У зв’язку із прогнозованим суттєвим збільшення попиту на електроенергію до 2030 року, а також з метою розвитку електроенергетичної системи та ефективної взаємодії ОЕС України з енергетичними системами Європейського Союзу розглядається питання необхідності та доцільності переведення електричних мереж України з напруги 330 кВ на напругу 400 кВ, порівняння технічних характеристик мереж різних класів напруги з точки зору надійності, стійкості та ефективності роботи таких мереж. В роботі виконано прикладний аналіз ефективності переводу мереж номінальної напруги 330 кВ на клас напруги 400 кВ за критерієм збільшення пропускної спроможності електрообладнання та зменшенням сумарних втрат потужності в мережі. На прикладі Дніпровського регіону ОЕС України в комплексі комп'ютерних програм, призначених для проектування електромереж енергосистем «ТЕЗАУРУС» виконано моделювання та аналіз режимів роботи електричної мережі на напрузі 330 кВ та 400кВ. В результаті встановлено, що збільшення рівня напруги призведе до зниження завантаженості певних ділянок ліній на 17% , при цьому значення сумарних втрат мережі знизиться на 10,8% . Бібл.4, рис.3.

МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ МОНІТОРИНГУ ВІДКЛАДЕНЬ ОЖЕЛЕДІ ТА ЗМІНИ СТРІЛИ ПРОВИСАННЯ ПРОВОДІВ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАВАННЯ

Т.Л. Кацадзе — 2024-09-02

Представлено результати дослідження проблеми моніторингу стану проводу повітряної лінії електропередавання. Проаналізовано відомі підходи до формування пристрою моніторингу стріли провисання та відкладень ожеледі на проводах лінії. Показано, о один з найперспективніших підходів базується на вимірюванні кута нахилу кривої провисання проводу поблизу точки його закріплення на опорі. Показано, що однозначне співвідношення між кутом нахилу кривої провисання та стрілою провисання проводу дозволяє організувати непряме вимірювання робочої температури проводу за умови відсутності відкладень ожеледі. Показано, що облаштування пристрою моніторингу датчиком температури дозволить здійснювати контроль ваги відкладень ожеледі і, у разі необхідності, видавати сигнал для організації протиожеледних заходів. Модифікація пристрою з триосьовим гіроскопічним датчиком дозволяє додатково реалізувати моніторинг вітрового натиску на проводи повітряної лінії. В роботі представлено математичні моделі для вирішення зазначених задач моніторингу стану проводу.

РЕГУЛЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАРЯДНОГО КОЛА ЄМНІСНОГО НАКОПИЧУВАЧА ЕНЕРГІЇ ЗМІНЕННЯМ ЙОГО ПОЧАТКОВОЇ НАПРУГИ ПРИ АПЕРІОДИЧНОМУ ЗАРЯДЖАННІ ВІД ДЖЕРЕЛА ПОСТІЙНОЇ НАПРУГИ

Н.І. Супруновська — 2024-09-02

Проведено аналіз перехідних процесів при аперіодичному заряджанні ємнісного накопичувача енергії (ЄНЕ) електророзрядної установки (ЕРУ) від джерела постійної напруги (ДПН) U_ДПН за умови змінення початкової напруги на ЄНЕ на момент початку заряду. Отримано залежності енергетичних характеристик (дози енергії, що надходить до ЄНЕ від ДПН, енергії втрат і коефіцієнта корисної дії) від величини і знаку (полярності) початкової напруги ЄНЕ. Визначено енергетично доцільні режими заряду ЄНЕ. Обґрунтовано, що збільшення початкової напруги на конденсаторі приводить до збільшення ККД заряджання. Аналіз співвідношення між дозою енергії, що надходить у ЄНЕ за один цикл заряду W^*_C, та енергією втрат W^*_втрат показав, що відношення W^*_C/W^*_втрат збільшується зі зміненням напруги U_0C від –U_ДПН до +U_ДПН внаслідок того, що енергія втрат W^*_втрат зменшується швидше, ніж доза енергії, що надходить у ЄНЕ за один цикл заряду W^*_C. Бібл. 11, рис. 3, табл.1