WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» Академия электротехнических наук Российской Федерации при поддержке ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина»

Академия электротехнических наук Российской Федерации

при поддержке

Российского фонда фундаментальных исследований

(проект №15-08-20353-г)

МАТЕРИАЛЫ

Международной научно-технической конференции

«СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

ЭЛЕКТРО- И ТЕПЛОТЕХНОЛОГИИ»

(XVIII Бенардосовские чтения) 27-29 мая III том Электротехника Иваново 2015 В III томе материалов конференции представлены статьи, отражающие результаты научных исследований в области динамики, надежности и диагностики механических систем; методов анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками; электромеханики и МЖУ; микроэлектронных и микропроцессорных управляющих устройств и систем; технологии машиностроения; математического моделирования, информационных систем и технологий; мехатронных систем и технологий; релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем .

Редакционная коллегия:

Тарарыкин С.В., ректор, д.т.н., профессор – председатель;

Тютиков В.В., проректор по НР, д.т.н., профессор;

Шуин В.А., каф. АУЭС, д.т.н., профессор;

Казаков Ю.Б., зав каф. ЭМ, д.т.н., профессор;

Полетаев В.А., зав. каф. ТМС, д.т.н., профессор;

Воробьев В.Ф., зав. каф. ВЭТФ, к.т.н., доцент;

Косяков С.В., зав. каф. ПОКС, д.т.н., профессор;

Колибаба В.И., зав. каф. ЭиОП, д.э.н., профессор;

Бушуев Е.Н., д.т.н., профессор каф. ХХТЭ;

Клюнина С.В., начальник УИУНЛ .

ФГБОУВПО «Ивановский государственный ISBN 978-5-00062-079-3 ISBN 978-5-00062-082-3 (Т. 3) энергетический университет имени В.И. Ленина», 2015 .

Динамика, надежность и диагностика механических систем

СЕКЦИЯ «ДИНАМИКА, НАДЕЖНОСТЬ И ДИАГНОСТИКА

МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»

УДК 539.3/616.71 И.В. КИРПИЧЁВ1, к.м.н., доцент А.Д. МОРОЗОВ1, Е.П. СЕРЕГИНА1, студенты Л.Б. МАСЛОВ2, д.ф.-м.н., доцент С.В. ВИХРЕВ2, вед. инженер Ивановская государственная медицинская академия 153000, г. Иваново, Шереметевский пр., 34 Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34 E-mail: maslov@tipm.ispu.ru Экспериментальное исследование изменения упругих характеристик губчатой костной ткани при диабете Аннотация. Проведена экспериментальная оценка прочностных характеристик губчатой кости головки бедра пациентов, страдающих сахарным диабетом .

Для эксперимента использовался биологический материал, полученный в результате операции тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. По полученным результатам рассчитывались модуль Юнга и предел прочности губчатой ткани .

Ключевые слова: губчатая костная ткань, диабет, механические свойства .

–  –  –

Experimental study of the trabecular bone elastic properties change in condition of diabetes Abstract. Experimental evaluation of the strength characteristics of cancellous bone of the femoral head of patients with diabetes is done. The biological material obtained as a result of total hip replacement surgery was used for the experiment. Based on the test results, Young's modulus and tensile strength of the trabecular bone were calculated .





Key words: trabecular bone, diabetes, mechanical properties .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Заболевания и травмы тазобедренного сустава являются одними из наиболее распространенных патологий, сопряженных с высоким риском инвалидизации пациентов. Количество оперативных вмешательств на данном сегменте в последние годы увеличилось. Сахарный диабет является одним из наиболее тяжелых состояний, сопровождающих пациентов с заболеваниями и травмами опорно-двигательного аппарата. Для правильной выработки лечебной тактики данной категории больных, необходимо знать каким образом изменяются механические свойства костной ткани при эндокринологическом заболевании. Знание этих механизмов позволяет детальнее углубиться в процессы патогенеза заболеваний опорно-двигательной системы, эндокринной систем человека, что открывает новые перспективы в вопросах профилактики и лечения патологии. В литературе нет однозначного ответа на вопрос, касающийся изменений механических свойств костной ткани. Отмечен более высокий риск переломов у пациентов с сахарным диабетом, в то же время есть данные, основанные на денситометрии, свидетельствующие как о повышенной, так и пониженной минеральной плотности костной ткани. Прямых экспериментальных данных в доступной литературе найдено не было .

Большая часть прямых (разрушающих) исследований, проводимых в области биомеханики костей, используют в качестве материала образцы, взятые у животных. Часть опытов проводится на биопсийном материале, взятом у человека. Однако чаще всего в таком случае образцы тканей берутся из гребня подвздошной кости, которая не является нагружаемой частью скелета, поэтому полученные в результате подобных исследований результаты не в полной мере отражают состояние свойств костей из нагружаемых зон. Так же существенным недостатком значительной части исследований является то, что материал, используемый в эксперименте, являлся высушенным. Однако известно, что характеристики сухого костного материала существенно отличаются от кости, не подвергавшейся высушиванию. Так Dempster W.T. и Liddicoat R.T. в 1952 году экспериментально доказали, что высушивание кости увеличивает её прочность и модуль упругости при сжатии и растяжении на 25-30 % .

Проводимые в последние годы исследования так же подтверждают высокую значимость гидратного слоя костной ткани в механизмах, определяющих механические свойства кости в физиологических условиях. Эти данные показывают необходимость исследования образцов костной ткани, не подвергнутых высушиванию .

Целью настоящей работы явилась экспериментальная оценка упругих характеристик (модуль упругости) губчатой кости головки бедра, пораженной коксартрозом и сахарным диабетом .

Для оценки прочностных характеристик губчатой кости использованы головки бедренных костей, полученные в результате операции тотального эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с диагнозами «Идиопатический коксартроз 3 стадии» .

Длительность Динамика, надежность и диагностика механических систем заболеваний составляла в случае коксартроза 8 лет ± 3 года. Всего было отобрано 9 головок. У двух пациентов кроме заболевания тазобедренного сустава диагностирован компенсированный сахарный диабет 2 типа. Таким образом, механические свойства данных пациентов (исследуемая группа) сравнивалась с контрольной группой (7 пациентов). Головки сразу после удаления помещались в физиологический раствор, где находились в среднем 3 часа ± 45 минут, при комнатной температуре, и после чего распиливались фронтально на 2 части. Далее цилиндрической фрезой диаметром 9,5 мм из симметричных участков обеих частей головки высверливались образцы (рис. 1). Всего было получено 28 образцов костной ткани (7 – в исследуемой группе, 21 – в контрольной) .

Рис. 1. Схема забора образца костной ткани:1 – бедренная кость; 2 – удаление головки бедренной кости (a-линия среза); 3 – уровни забора образцов вдоль (b) и поперёк(c) костных трабекул; 4 – готовый образец Испытание проводилось методом сжатия, для чего образцы помещались в испытательную машину типа ИР 5057-50. Нагружение осуществлялось с помощью пресса путём приложения силы вдоль оси образца. Данные фиксировались при помощи блока измерения силы и блока измерения перемещений, что позволило определить величину, на которую возможно деформировать костный фрагмент до появления грубых изменений его структуры, и силу, которую необходимо для этого приложить. Выстраивался график зависимости измерения длины образца от приложенных к нему усилий. На машине фиксировались максималь

<

Состояние и перспективы развития электротехнологии

ные изменения длины L (мм) и усилий Pпр (Н). По значению предельной силы определялся предел прочности. Для оценки модуля упругости на графике выбирался линейный участок, по тангенсу наклона которого определялся модуль Юнга Е (МПа) .

Средние показатели упругих характеристик костной ткани не выявили статистически значимых различий между исследуемыми группами образцов костной ткани: Еиссл = 129,6 МПа, Еконтр = 177,5 МПа. При этом разрушение образцов костной ткани при сжатии во всех случаях сопровождалось образованием трещин под углом 45, что близко к характеристикам хрупких материалов. Однако вид зависимостей нагрузки от удлинения свидетельствует о вязком характере разрушения, что соответствует пороупругой природе губчатой ткани .

Полученные результаты показывают наличие некоторых изменений механических характеристик губчатой кости, связанных с сахарным диабетом, но требуют дальнейших исследований. Повышенный риск переломов, фиксируемый у данной категории пациентов, по литературным данным может быть связан с осложнениями данного эндокринологического заболевания (нефропатии, ангиопатии), сопровождающегося нарушением кровообращения костной ткани и патологией зрения, что приводит к повышенному риску падений и ухудшению условий регенерации костной ткани .

Литература

1. Дубровский, В.И. Биомеханика: Учеб. для сред, и высш. учеб, заведений./ В.И .

Дубровский, В.Н. Федорова // – М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. – 171 c .

2. Абросимов, В.Г. Механические свойства костей, некоторые особенности обмена металлов с биологической средой, анализ конструктивных особенностей имплантов // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. – 2008. – №3(26). – С. 32–40 .

3. Аврунин, А.С. Механизм жесткости и прочности кости в норме и при старении организма. Наноуровневая модель // Гений Ортопедии, № 3, 2008 г. с. 59–66 .

4. Арсеньев, Д.Г. Эффективные упругие характеристики анизотропной модели пористого биологического материала, насыщенного жидкостью/ Д.Г. Арсеньев, А.В .

Зинковский, Л.Б.Маслов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. – 2008. – № 3 (59). – С. 230–236 .

5. Акулич, Ю.В. Биомеханика адаптационных процессов в костной ткани нижней конечности человека: Автореф. дисс. док. физ.-мат. наук. – Саратов, 2011. – 37 c .

Кирпичев Иван Владимирович, ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России, e-mail: doc.kirpichev@yandex.ru Морозов Анатолий Дмитриевич ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России Серегина Екатерина Павловна ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России Маслов Леонид Борисович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: maslov@tipm.ispu.ru Вихрев Сергей Владиленович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Динамика, надежность и диагностика механических систем

–  –  –

Определяющие соотношения модели гетерогенного материала с двойной системой пор Аннотация. Представлен единый математический подход описания напряженно-деформированного состояния механических структур из гетерогенных материалов, обладающих двойной связанной системой пор, заполненной флюидом. Получены определяющие соотношения пороупругой сплошной среды при наличии двух связанных систем пор в материале, насыщенном жидкостью .

Ключевые слова: пороупругость, определяющие соотношения, двойная пористость .

–  –  –

Constitutive equations of the heterogeneous material model with double pore system Abstract. A unified mathematical approach describing the stress-strain state of mechanical structures from heterogeneous materials with double porous system filled by fluid is presented. Constitutive equations of poroelastic continuum with two coupled systems of material pores saturated with liquid have been obtained .

Key words: poroelasticity, constitutive equations, double porosity .

–  –  –

где C – тензор упругих модулей твердой фазы; Q1, Q 2 – тензоры коэффициентов взаимности, определяющие влияние деформаций твердой фазы на напряжения, возникающие в поровой жидкости, и наоборот; R1, R2 – гидростатические константы, соответствующие эффективным модулям объемного Оценка контактного износа подшипников качения по высокочастотной вибрации Аннотация .

Предложен метод оценки контактного износа подшипников качения на базе статистического анализа высокочастотной вибрации. Приведены результаты эксперимента .

Ключевые слова: контактный износ, высокочастотная вибрация, подшипник качения .

–  –  –

Abstract. A statistical analysis method of high frequency vibration is suggested for rolling bearing contact wear assessment. The experimental results are presented .

Key words: contact wear, high frequency vibration, rolling bearing .

Менее 10 % подшипников качения (ПК) дорабатывают до окончания проектного срока службы, причем значительная часть ПК отказывает из-за дефектов, вызванных контактным износом [2] .

Одним из направлений диагностирования ПК является анализ высокочастотной (ВЧ) вибрации, выделенной в относительно узкой полосе частот. Вибрация имеет импульсный характер, временной дамп которой не представляет диагностической ценности, но из которого с помощью различных методов (SPM, огибающая) выделяются ударные импульсы [1].

При этом их можно разделить на две группы:

импульсы малого уровня (ковровый уровень), присутствующие независимо от состояния ПК и имеющие кинематический характер;

импульсы большего уровня, по сути – ударные, появляющиеся при наличии выраженных дефектов ПК (трещины, сколы, забоины и т.п.) .

Диагностика по соотношению уровней этих групп и частотному анализу, например, SPM-спектр (SPM Instruments) позволяет определять локальные дефекты [3]. Однако контактный износ и, во многом, проблемы смазки ПК, являются стохастическими дефектами и в частотной области не диагностируются .

Целью работы является поиск диагностических признаков (ДП) контактного износа. Для этого разработана технология выделения ударных импульсов, заключающаяся в замене ВЧ сигнала вибрации моделью в виде последовательности -функций со случайными амплитудой и периодом повторения .

Поскольку ковровые импульсы имеют кинематическое происхождение (волнистость дорожек, некруглость тел качения и т.п.), то именно параметры их появления (частотные или амплитудные) могут являться ДП контактного износа ПК. Распределение амплитуд ковровых импульсов подчиняется закону Релея [1, 2] f (u) = uexp (-u2 / 2), (1) где = 1/ D – параметр, определяемый дисперсией D амплитуд u .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Установлено, что амплитуда импульсов возрастает с увеличением контактного износа и с ухудшением смазки, но при этом наблюдается:

– параметрическая зависимость амплитуды от типа и геометрии ПК и частоты вращения внутреннего кольца;

– сильное искажение волн упругой деформации, а значит и амплитуды, в зависимости от конструкции посадочного узла ПК .

В этой связи параметр в (1), зависящий от дисперсии, не может использоваться как ДП контактного износа, поскольку слишком вариативен ко многим факторам. Его величина может определять базовый уровень dBc, от которого отсчитывается амплитуда ударных импульсов dBm (алгоритм dBc/dBm SPM), что позволяет диагностировать сосредоточенные дефекты [3] .

Исследована возможность использования в качестве ДП частоты появления импульсов. Можно сделать предположение, что по мере увеличения износа ПК число микродефектов возрастает и приводит к росту числа импульсов. Однако исследования показали, что эта зависимость слабая – так при величинах радиальных зазоров от 10,6 до 88,7 мкм для шариковых радиальных ПК типоразмера 0-203 частота импульсов варьируется от 1200 до 1300 имп/с, а усредненная частота появления импульсов мало зависит от скорости движения тел качения. На рис. 1 показана зависимость числа импульсов k s от частоты вращения вала n при нагрузках (1 – номинальная, 2 – меньше номинальной) .

ks n, об/мин Рис. 1. Зависимость числа импульсов за один оборот внутреннего кольца ПК от частоты вращения При предполагаемой кинематической природе возникновения импульсов, их число k s должно оставаться постоянным, однако эта зависимость имеет гиперболический вид, поэтому природа их происхождения остается неясной и ДП частотного характера не выявляются .

В этой связи ДП износа ПК необходимо искать в параметрах распределения ковровых импульсов, причем распределение должно иметь число параметров не менее двух и допускать, при определенных услови

–  –  –

Установлено, что параметры распределения (2) могут использоваться для оценки степени износа дорожек и тел качения. На рис. 3 приведена экспериментальная зависимость параметра от величины (мкм) радиального зазора ПК 0-203 .

2,5 2,0

–  –  –

Состояние и перспективы развития электротехнологии Отмечается монотонный рост параметра от величины зазора и достаточно большой диапазон его изменения, что может служить основанием для выбора его в качестве ДП. Необходима проверка для представительной статистической выборки и разных типов ПК .

Литература

1. Барков, А.В. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации / А.В .

Барков, Н.А.Баркова, А.Ю.Азовцев. – СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2000. – 159 с .

2. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль. В 7 т. Т.7. Вибродиагностика / В.В .

Клюев и др.. – М.: Машиностроение, 2007. – 732 с .

3. Колобов, А.Б. Основы теории и практики вибродиагностики: учеб. пособие / А.Б.Колобов; ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». – Иваново, 2014. – 248 с .

Колобов Александр Борисович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: kolobov_ab@mail.ru Огурцов Федор Борисович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: tipm@tipm.ispu.ru

–  –  –

Оценка состояния смазки подшипников качения на основе статистического анализа высокочастотной вибрации Аннотация. Предложен метод оценки состояния смазки подшипников качения на базе статистического анализа высокочастотной вибрации. Приведены результаты эксперимента .

Ключевые слова: состояние смазки, высокочастотная вибрация, подшипник качения .

A.B. KOLOBOV, Candidate of Engineering Sci., docent F.B. OGURTSOV, Candidate of Engineering Sci., docent Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya str., 34. E-mail: kolobov_ab@mail.ru The lubrication condition assessment in rolling bearings based on a statistical analysis of high frequency vibration Abstract. A statistical analysis method of high frequency vibration is suggested for lubrication condition assessment in rolling bearings. The experimental results are presented .

Key words: lubrication condition, high frequency vibration, rolling bearing .

Динамика, надежность и диагностика механических систем Проблема оценки состояния смазки подшипников (ПК) является крайне актуальной при организации и планировании технического обслуживания машин и механизмов. В настоящее время для решения этой проблемы широко используется анализ вибрации подшипников в процессе их работы. Однако простейший критерий – увеличение уровня вибрации при ухудшении состояния смазки – на практике не обладает достаточной достоверностью, поскольку уровень виброактивности зависит от мощности, степени загрузки и частоты вращения роторной машины. В связи с этим, для выявления дефектов смазки необходимы более тонкие методы .

Целью данной работы является оценка возможностей статистического анализа высокочастотной вибрации подшипника для формирования диагностических признаков состояния смазки .

Анализ сигнала виброускорения, выделенного с помощью узкополосного фильтра с центральной частотой в диапазоне 8–30 кГц, широко используется при диагностике подшипников [1]. Однако известными методами оказывается невозможно разделить влияние дефекта смазки и контактный износ. В то же время, улучшение условий смазки качественно проявляется в изменении формы ударных импульсов, а именно в увеличении их длительности и уменьшении амплитуды. Соответственно, диагностическая информация потенциально может быть получена из анализа динамики огибающей .

На данном этапе исследования были ограничены статистическим анализом производной огибающей узкополосной вибрации. Объектом исследования были образцы бездефектных подшипников типов 1203, 7203 и 3603.Исследования проводились в состояниях отсутствия смазки (протирка и обезжиривание бензином) и смазывание солидолом УС-1, количество смазки 0,5 г на подшипник .

В процессе эксперимента внутреннее кольцо подшипника с помощью лабораторного стенда вращалось с частотой 1100 об/мин, вибрация измерялась на неподвижном наружном кольце пьезоакселерометром .

Радиальная нагрузка на подшипник составляла 0,2 кгс. Узкополосный сигнал выделялся с помощью третьоктавного фильтра с центральной частотой 8 кГц. Далее после аналого-цифрового преобразования временной дамп с частотой дискретизации 100 кГц и временем наблюдения 10 секунд сохранялся в виде файла и дальнейшая его обработка проводилась в цифровом виде .

Выделение сигнала огибающей осуществлялось путем интегрирования с усреднением на полупериоде сигнала несущей. Вычисление производной производилось численным дифференцированием. Для исключения влияния дисперсии была использована нормировка, и все данные представлялись в относительных единицах. Среди возможных показателей нормирования наибольшая стабильность в плане нечувствительности к Состояние и перспективы развития электротехнологии выбросам была выявлена для медианного значения. Типичный нормированный сигнал производной огибающей представлен на рис. 1 .

–  –  –

Коэффициенты A и k в данном случае выполняют роль масштабных факторов, а параметр смещения m является основной характеристикой распределения. Было экспериментально установлено, что бесконечный ряд в данном выражении быстро сходится, и при полученных в эксперименте данных достаточно ограничится 5 членами ряда .

Подбор параметров распределения осуществлялся на базе метода наименьших квадратов .

Результаты регрессии представлены в табл. 1 .

–  –  –

Рис. 2. Гистограммы и законы плотности распределения производной огибающей при хорошем (а) и неудовлетворительным (б) состояний смазки Как видно из полученных результатов, различие состояния смазки существенно влияет на величину параметра m, и потенциально он может служить в качестве основного или вспомогательного диагностического признака. В то же время, чувствительность данной методики существенно зависит от типа подшипника, и пороговые уровни требуют конкретной типовой привязки. Кроме того, физическое обоснование использования нецентрального хи-квадрат распределения требует дальнейших исследований .

Литература

1. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль. В 7 т. Т.7. Вибродиагностика / В.В .

Клюев и др.. – М.: Машиностроение, 2007. – 732 с .

2. Колобов, А.Б. Диагностика подшипников качения на базе статистического анализа ударных импульсов. / А.Б. Колобов, Ф.Б. Огурцов //Состояние и перспективы развития электротехнологии. Междунар. н.-т. конф. (XVII Бенардосовские чтения): материалы конференции. – Иваново: ООО "ПресСто". – 2013. – Т.3. С. 24 – 25 .

Колобов Александр Борисович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: kolobov_ab@mail.ru Огурцов Федор Борисович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: tipm@tipm .

ispu.ru Повышение надежности и безопасности подъемных платформ наклонного перемещения Аннотация. Для использования студентами с ограниченными возможностями в учебных заведениях разработана конструкция стационарно устанавливаемых подъемных платформ наклонного перемещения повышенной надежности, обеспечивающая безопасность спуска и подъема при отключении электроэнергии и позволяющая снизить энергозатраты Ключевые слова: подъемная платформа, повышение надежности, безопасность спуска и подъема D.Yu. PASHALI, candidate of endineering, docent I.A. KUNSBAEV, student

–  –  –

Аbstract. For uses by students with disabilities in university of design permanently mounted lifting platforms tilt movement high reliability, ensuring safety during descent and ascent by-exception of electricity and reduce energy Key words: permanently mounted lifting platforms tilt movement, high reliability, safety descent and ascent В рамках программы «Доступная среда» и согласно статье 19 Федерального закона от 24.11.1995 года № 181-ФЗ «О социальной защите инвалидов в РФ» был подготовлен рейтинг российских вузов по архитектурной доступности для студентов с ограниченными возможностями. Исследование показало, что во многих российских вузах нет специальных дверей и лифтов, подъемников, пандусов, которые необходимы для комфортного обучения людей с ограниченными возможностями. Поэтому актуальна разработка технических средств повышенной безопасности и надежности, обеспечивающих передвижение людей с ограниченными возможностями по лестничным маршам учебного заведения .

Цель работы – разработка конструкции стационарно устанавливаемых подъемных платформ наклонного перемещения (ППНП) повышенной надежности, предназначенных для использования студентами с ограниченными возможностями в учебных заведениях .

Динамика, надежность и диагностика механических систем

Известны российские компании производители ППНП: ООО «ЦМРТ «ИНВАПРОМ», ООО «Креатив мастер» г. Москва; «Пунтукас-Пушкин», г. Санкт-Петербург; «Подъемные системы Люкс», г. Новосибирск; «Доступная среда», г. Казань; «POTRUS», г. Челябинск и др. ППНП зарубежного производства: Vimes v64, v65 (компания «Vimes S.p.l.», Италия), Domustair (компания «IGV GROUP S.p.A.», Италия), корпарация «KLEEMANN group», Греция;

компания «Doppler», Греция, компания «MacPuar S.A.», Испания, компания «ThyssenKrupp Elevator», Германия и др .

Достоинствами конструкций данных производителей являются: высокая степень вандалозащищенности; возможность установки внутри и снаружи помещений и перемещения по прямым и изогнутым лестницам;

элегантный дизайн в совокупности с функциональностью; оптимальное использование пространства и различная цветовая гамма; повышенная жесткость и удобство использования; возможность использования при экстремально низких температурах и т.д .

Недостатки этих конструкций: высокая цена; повышенные энергозатраты, сложность установки; большое усилие на подшипники; перекрывание лестничного марша при подъеме и спуске; необходимость наличия электропитания; невозможность установки на лестничных маршах шириной менее 900 мм; останов платформы при отключении электроэнергии и невозможность возврата в исходные позиции (верхнюю или нижнюю) .

В работе [1] решается задача создания лестничного подъемника (ЛП), который имеет четыре связанных с приводным блоком приводных ролика .

Первые два приводных ролика и вторые два приводных ролика находятся в контакте с фрикционным соединением с верхним ходовым рельсом на обращенных друг от друга сторонах этого ходового рельса. На шасси для стабилизации его положения по вертикали установлены опорные ролики с возможностью прокатывания по нижнему ходовому рельсу. Каждый из приводных роликов имеет собственный приводной блок в форме редукторного двигателя, редуктор которого выполнен самотормозящим. Приводной ролик соединен с выходным валом редуктора, шасси имеет раму с жестко укрепленным на ней носителем и подвижным на ней носителем, из которых оба проходят в направлении движения, и на которых в направлении движения последовательно расположены по два приводных ролика с их редукторными двигателями. Подвижный носитель может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной к направлению движения, а также расположен с изменяемым интервалом по отношению к жестко установленному носителю и нагружен в направлении к ходовому рельсу прижимной силой посредством упруго сжатого раскоса .

Известна конструкция [2] ППНП для прямолинейных лестничных маршей, позволяющая повысить безопасность и удобство эксплуатации .

ППНП содержит грузовую платформу с вертикальной несущей стенкой, откидной площадкой и поручнем, смонтированную с возможностью перемещения по направляющим, закрепленным на стене лестничного марша

Состояние и перспективы развития электротехнологии

и разнесенным по высоте, с продольной прорезью в верхней из них .

ППНП также содержит устройство для перемещения грузовой платформы, включающее привод с ведущей звездочкой на выходном валу, расположенный на верхней лестничной площадке, ведомую звездочку и замкнутый орган, охватывающий ведущую и ведомую звездочки. Управление грузовой платформой осуществляют с помощью пультов, один из которых расположен на стенке грузовой платформы, а другие – в конечных точках подъема. В качестве направляющих используют трубу прямоугольного сечения и металлическую пластину, вертикальная несущая стенка грузовой платформы установлена на несущей трубе с помощью двух катящихся по ее нижней стороне подшипников и двух подшипников, катящихся по боковой стороне, а нижняя часть стенки грузовой платформы катится через прикрепленный к ней подшипник по металлической пластине, замкнутый орган выполнен в виде цепи, вертикальная несущая стенка грузовой платформы соединена с помощью ушка и тягового устройства с этой цепью, расположенной в трубе, тяговое устройство представляет собой пластины, тягу, проушину и эксцентрик с пружиной, поручень в поднятом положении блокирует перемещение грузовой платформы микропереключателем, а оба конца трубы оснащены выключателями путевыми, при этом другие пульты управления расположены в конечных точках подъема на стене лестничного пролета .

Общими недостатками для вышеприведенных технических решений является повышенные энергозатраты устройства и опасность останова при отключении электроэнергии .

Известна конструкция ППНП [3], выбранная авторами за прототип, позволяющая повысить надежность, упростить конструкцию, повысить удобство эксплуатации и снизить энергозатраты. ППНП содержит верхнюю и нижнюю трубчатые направляющие, каретку с ведущими и опорными роликами, взаимодействующими с направляющими, электродвигатель (ЭД), червячный редуктор, выполненный в виде отдельных блоков. При этом ведущие ролики расположены ниже осей направляющих на выходных валах червячного редукторного блока, опорные ролики расположены выше осей направляющих на поводках на подшипниковых опорах, поводки выполнены подпружиненными и установлены на выходных валах червячного редукторного блока с возможностью поворота, причем поводки расположены наклонно в противоположные стороны к вертикальной плоскости, проходящей через оси трубчатых направляющих .

Авторами данной статьи разработана конструкция ППНП отличающаяся от прототипа тем, что для повышения надежности конструкции и обеспечения безопасности спуска и подъема при отключении электроэнергии, предусмотрено питание от аккумуляторных батарей (АБ), при этом если ППНП расположена снаружи, то зарядка АБ идет от солнечных элементов, установленных на наружной стене здания. В разработанной конструкции использован мотор-редуктор NMRV, состоящий из одноступенчатого червячДинамика, надежность и диагностика механических систем ного редуктора с ЭД, который обеспечивает необходимый ход рабочего процесса и имеет высокий крутящий момент и сниженную частоту вращения, а также служит в качестве тормоза. В конструкции ППНП для уменьшения потерь мощности и снижения электромагнитных помех использован однофазный асинхронный двигатель, с экранирующими короткозамкнутыми витками на полюсах статора. Для предотвращения застревания ППНП между этажами при выходе из строя ЭД или механического привода, либо при отключении электроэнергии, для возврата ППНП в исходное положение, предусмотрен механический переключатель, который отсоединяет ведущие ролики и, одновременно, подводит демпфирующий элемент, что позволяет вернуть ППНП в нижнее положение .

Разработана конструкция ППНП повышенной надежности, обеспечивающая безопасность спуска и подъема при отключении электроэнергии и позволяющая снизить энергозатраты .

Литература

1. Хайн В. Лестничный подъемник (варианты) // Патент РФ № 2317936 (13). Опубл .

28.02.2008 .

2. Коган Ю.Д., Соголовский Б.М., Иващенко Б.А. Подъемник для прямолинейных лестничных маршей // Патент РФ № 2509711. Опубл. 20.03.2014 .

3. Карпенков А.И. Лестничный подъемник // Патент РФ № 2462408 Опубл .

27.09.2012 .

Пашали Диана Юрьевна ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», e-mail: dipashali@mail.ru Кунсбаев Ильфат Асхатович ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», e-mail: ilfat900@mail.ru

–  –  –

Композитные материалы на основе тканых материалов сложной геометрической формы Аннотация. Рассматривается перспективное направление создания композитных материалов, основой которых является особый тканый материал из различного вида технических нитей. Определены преимущества и перспективы использования данной продукции. Поставлен ряд задач, решение которых необходимо для развития данного научно-техническое направления .

Ключевые слова: композитный материал, ткань .

Ivanovo State Power Engineering University 34, Rabfakovskayast., Ivanovo, 153003, Russian Federation. E-mail: pirogov81@mail.ru Composite materials based on the woven materials of complex geometric shapes Abstract. This paper discusses a very promising direction in the field of creating composite materials based on special woven fabrics composed of technical threads of different types. The advantages and perspectives of using this type of products have been identified and a range of problems has been determined that must be solved for the development of this scientific and technical area .

Keywords: compositematerial, fabric .

Композитные материалы находят все более широкое применение в различных областях техники. Композиты используются в судостроении, ракетостроении и авиации вместо титановых или алюминиевых сплавов, в машиностроении для энергетики они применимы для изготовления деталей электрических машин, двигателей внутреннего сгорания, лопаток турбин, различных корпусных деталей и др .

В настоящее время перспективным направлением при разработке композитных материалов является то, что их основой может быть многослойный тканый материал или тканая преформа детали из различного вида технических нитей (металлических, кремнеземных, кварцевых, стеклянных, синтетических, углеродных и др.). Востребованность таких материалов, или готовых деталей на их основе, не вызывает никаких сомнений .

Преимуществами композитных материалов на основе тканых материалов, по сравнению с распространенными композитами, на наш взгляд, являются следующие свойства:

– исключение риска расслоения;

– локализация трещин;

– высокая стойкость к торцевому удару;

– повышенная стойкость к деформациям и высокотемпературным воздействиям .

Многие отрасли машиностроения нуждаются в такого рода продукции, соответственно необходима разработка методики проектирования свойств тканых композитных материалов, например, прочности, жесткости, температуро- и влагоустойчивости, шумоизоляции и других .

Развитие данного научного направления заключается в постановке и решении ряда научно-исследовательских задач:

– разработка математической модели тканого элемента сложной геометрической формы, с учетом того, что при его формировании взаимодействуют несколько систем нитей основы и утка;

– разработка методик исследования математической модели;

– изучение характеристик нитей, которые предлагается использовать;

Динамика, надежность и диагностика механических систем

– выбор или разработка оптимальных связующих веществ .

Проводится обзор научных работ в данной области и анализ возможных путей решения поставленных задач .

Литература

1. Кристенсен, Р. Введение в механику композитов / Р. Кристенсен; пер. с англ .

А.И. Бейля, Н.П. Жмудя под ред. Ю.М. Тарнопольского. – М.: Мир, 1982. – 334 с .

2. Дубатовская, М. В. Аналитические методы в теории композиционных материалов: учеб.-метод. пособие / М.В. Дубатовская, С.В. Рогозин,С.Ф. Лебедь. - Минск:

БГУ, 2009. – 152 с.ISBN 978-985-518-158-4 .

Пирогов Дмитрий Андреевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: pirogov81@mail.ru

–  –  –

Исследование динамических характеристик лопатки последней ступени паровой турбины Аннотация. Приведены результаты оценки динамических характеристик рабочих лопаток последней ступени паровой турбины. Исследования выполнены с помощью программного комплекса Mechanical APDL (ANSYS). Описаны и проиллюстрированы основные этапы расчета. Условие резонанса проанализированы с помощью вибрационной диаграммы рабочей лопатки .

Ключевые слова: собственные частоты колебаний лопатки, резонансные режимы, вибрационная диаграмма .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34 E-mail: krainova_larisa@mail.ru National Research University «Moscow Power Engineering Institute»

111116, Moscow, Krasnokazarmennaya St., 14 Research of dynamics characteristics of a turbine blade at the last stage of the steam turbine Abstract. The author presents the results of the dynamic characteristics of the operating turbine blades at the last stage of a steam turbine. The research was made with a help of software package Mechanical APDL (ANSYS). Here are described and Состояние и перспективы развития электротехнологии illustrated the main calculation steps. The resonance conditions are analyzed by dint of a vibration diagram of an operating blade .

Key words: fundamental frequencies vibrations of the turbine blade, resonance mode, vibration diagram .

Исследование динамики перспективных лопаток последних ступеней цилиндра низкого давления – сложная комплексная задача .

Увеличение единичной мощности паровой турбины требует увеличение площади выхлопа ЦНД и, как следствие, – увеличение длины лопаток последней ступени с применением высокопрочных материалов .

В рамках данной работы проведены исследования динамического поведения лопатки сверхбольшой длины. Модель лопатки разработана ОАО «НПО ЦКТИ» («Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова) для быстроходной турбины насыщенного пара. Лопатка имеет длину 1460 мм, сложный профиль переменного сечения и большой угол предварительной закрутки (рис. 1). Такая форма определяет большую изгибно-крутильную податливость, что способно привести к высоким уровням вибрации .

Преимущество свободных лопаток состоит в том, что на стадии проектирования можно произвести надежную отстройку таких лопаток от резонансных состояний в зоне рабочей частоты вращения с необходимым запасом [1] .

Исследования выполнены с помощью программного комплекса Mechanical APDL (ANSYS). Предполагалось, что лопатка выполнена из титанового сплава и испытывает действие центробежных сил вращения, аэродинамические силы потока пара .

–  –  –

Лопатка закрепляется по опорной поверхности хвостовика, то есть запрещает все степени свободы соответствующих узлов КЭ сетки. В работе приведены расчеты статического НДС, распределение интенсивности напряжений по перу лопатки показано на рис. 2. Зоны концентрации напряжений наблюдаются на нижней части выходной кромки и в зоне крепления к хвостовику .

Система уравнений для решения задачи собственных колебаний лопатки имеет вид ([Kh ] h [Mh ] ( h ) 0, где [Mh ],[Kh ] – матрицы масс и жесткости, – собственная частота колебаний, – вектор амплитуд перемещений (собственные формы) .

Наличие в конструкции предварительно-напряженного состояния приводит к увеличению потенциальной энергии в системе за счет работы начальных напряжений на действительных деформациях. В рамках КЭ формулировки это приводит к появлению дополнительной составляющей в матрице жесткости конструкции ([Kh K h ( 0 )] h [Mh ] ( h ) 0, где – матрица добавочной жесткости (которая определяется [K h ] предварительным статическим напряженным состоянием), 0 – вектор предварительных статических напряжений в конструкции .

В результате проведенных исследований были получены собственные частоты и формы колебаний вращающейся лопатки (рис. 3). Главные 1-я – 3-я формы вращающейся лопатки (рис. 1,а) преимущественно изгибные, что свидетельствуют о малом влиянии угла закрутки лопатки на ее динамические характеристики. Формы 4-я и 5-я (рис. 1,б) – преимущественно крутильные, следующие формы – изгибные с большой долей крутильных составляющих .

–  –  –

Состояние и перспективы развития электротехнологии Условие резонанса проанализированы с помощью вибрационной диаграммы рабочей лопатки. Получено, что резонансные режимы работы лопаток последней ступени находятся за пределами рабочего диапазона частот вращения ротора. Запас между рабочей и резонансной частотой вращения достаточен для обеспечения надежной работы лопаток .

Литература

1. Костюк А.Г. Динамика и прочность турбомашин. – 3-е изд. М.: Издательство МЭИ, 2007. – 476 с .

2. Бидерман В.Л. Прикадная теория механических колебаний. Учебное пособие для втузов / В.Л. Бидерман – М.: Высшая школа,1972. – 416 с .

Крайнова Лариса Николаевна, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», е-mail: krainova_larisa@mail.ru Муницын Александр Иванович, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет "Московский энергетический институт» .

УДК 532(075.8) М.А. НОЗДРИН, к.т.н., доцент; З.В. ЗАРУБИН, доцент;

К.И. ЕВГРАФОВА, студентка Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34 E-mail: nozdrin@tipm.ispu.ru Упругопластический изгиб пластины с эффектом памяти формы Аннотация. Приводится аналитический и численный расчеты изгиба пластины с учетом эффекта памяти формы. Результаты являются основой для проектирования терморегулирующих устройств .

Ключевые слова: эффект памяти формы, изгиб пластины .

–  –  –

Elastic-plastic bending of plate with shape memory effect Abstract. Analytical and numerical calculations of bending of a plate with regard to the shape memory effect is given. The results are the basis for the design of thermostatic devices .

Key words: shape memory effect, bending of plate .

Проблема совершенствования физико-механических свойств конструкционных материалов вызывает необходимость разработки алгоДинамика, надежность и диагностика механических систем ритмов расчета элементов конструкций из материалов с эффектом памяти формы необходима для применения в конструкциях из новых материалов с заданными физико-механическими свойствами. Эффект памяти формы – явление возврата к первоначальной форме при нагреве детали, которое наблюдается у некоторых материалов после предварительной деформации .

Рассматривается (для конкретизации общего алгоритма) квадратная опертая пластина со стороной 2а под действием равномерной нагрузки q (рис. 1). Материал пластины – нитинол .

–  –  –

где Р х – квадратичная форма от кривизны пластины; w – функция координат, удовлетворяющая граничным условиям на контуре (значение прогиба на контуре пластины равно нулю) (4). Поскольку дробь (3) не зависит от постоянной с (5), она остается равной 1:

w = m*cos( )*cos( *) (4) где s – предел текучести при растяжении .

Получена формула прогиба в центре пластины:

Состояние и перспективы развития электротехнологии где а – размер пластины, м; es – интенсивность деформаций, соответствующая пределу текучести; h – толщина пластины, м; e0 – относительная интенсивность деформаций в центре пластины:

Производится численное решение задачи в программном комплексе Mathcad. Размер пластины принимаем равным 0,05 м, толщина пластины – 0,003м. Распределенная нагрузка, действующая на пластину, принимается равной 10 Н/м. Модуль Юнга E = 2*10 Па, коэффициент

Пуассона = 0,3. Получена функция упругопластического прогиба пластины:

где w – функция координат (4); D – цилиндрическая жесткость пластины:

–  –  –

Полученные результаты являются основой для проектирования терморегулирующих устройств в теплоэнергетике, возможно применение в медицине, авиастроении, машиностроении .

Литература

1. Ильюшин, А.А. Пластичность (часть 1) / Под ред. И. К. Снитко. – М.,1948.– 912 с .

2. Зарубин, З.В. Деформационные расчеты материалов с эффектом памяти формы / З.В. Зарубин, М.А. Ноздрин // ФГБОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина". – Иваново, 2012. – 116 с .

Ноздрин Михаил Александрович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: nozdrin@tipm.ispu.ru Зарубин Захар Викторович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: zzarubin@yandex.ru Евграфова Ксения Игоревна, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: madama-ksu1994@yandex.ru

–  –  –

Исследование расчетной схемы двигателя с элементами памяти формы Аннотация. Приводится численное решение дифференциального уравнения движения модели. Проведенный расчет используется для проектирования двигателя с деталями из материалов с эффектом памяти формы .

Ключевые слова: эффект памяти формы, двигатель, расчет .

–  –  –

Study of engine design with shape-memory elements Abstract. A numerical solution of the differential equation of motion of the model is proveded. A calculation is used to design the engine with parts mede from materials with shape memory effect .

Key words: shape memory effect, engine, calculation .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Одно из базовых восприятий людьми явлений внешнего мира – это стойкость и надежность металлических изделий и конструкций, стабильно сохраняющих свою функциональную форму продолжительное время. Однако, существует ряд материалов, которые при нагреве после предварительной деформации демонстрируют явление возврата к первоначальной форме .

Эти сплавы обладают свойством, позволяющим им проявлять своеобразную память. Этот эффект нашел практическое применение и создал новый класс сплавов, обладающих эффектом памяти формы (ЭПФ) .

Эффект памяти формы характеризуется двумя основными параметрами: маркой сплава со строго выдержанным химическим составом и температурами мартенситных превращений .

В 1962 году был разработан сплав из никелида титана с ЭПФ .

Принятое за рубежом название – «Нитинол» происходит от аббревиатуры NiTiNOL, где NOL – сокращенное название Лаборатории морской артиллерии США, в которой материал был разработан. Данный элемент может исполнять функции как датчика, так и исполнительного механизма.[1] Объектом исследования в данной работе является двигатель Гинеля с кривошипно-шатунным механизмом (рис. 1). В двигателе используются пружины с ЭПФ из сплава нитинол (эквипотенциальный сплав, то есть состоящий в приблизительно равных долях из никеля (55%) и титана (45%)) с температурным переходом 45°С .

Кинематическая модель двигателя Гинеля в системе Mathcad (рис. 2) .

Рис. 1. Двигатель Гинеля: 1 – спираль Рис. 2. Кинематическая модель из сплава Ni-Ti; 2 – горячая вода; двигателя 3 – подшипник; 4 – фиксированные оси Рассмотрено уравнение движения модели. Для расчетов использована программа Mathcad [2] .

Уравнение движения имеет вид:

–  –  –

Проведённые расчёты используются для проектирования работы двигателя с деталями из материалов с ЭПФ .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Литература

1.Ильина, Е.Э. Энергия-2013. Сплавы с эффектом памяти формы / Е.Э. Ильина, Е.С. Шильцев; ИГЭУ.– Иваново, 2013.- с. 180-182

2. Зарубин, З.В. Деформационные расчеты материалов с эффектом памяти формы. / З.В. Зарубин, М.А.Ноздрин: ИГЭУ.- Иваново,2012

3. Самарский, А.А. Введение в численные методы./ А.А. Самарский.- СПб.: Машиностроение, 2005. – с.176-183 Ноздрин Михаил Александрович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: nozdrin@tipm.ispu.ru Зарубин Захар Викторович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: zzarubin@yandex.ru Ильина Евгения Эдуардовна, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: ladyevgenia2104@yandex.ru

–  –  –

Модальное демпфирование в гармоническом анализе конструкций методом суперпозиции мод Аннотация. Рассматривается применение метода суперпозиции мод для анализа отклика конструкций на гармоническое воздействие. Для механических систем с непропорциональным демпфированием предлагается использовать модальные коэффициенты демпфирования, определяемые экспериментально по свободным затухающим колебаниям .

Ключевые слова: гармонический анализ, метод суперпозиции мод, модальное демпфирование I.A. BELOV, senior teacher Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya str., 34. E-mail: ivan-belov@mail.ru Modal damping in structural harmonic analysis by mode superposition method Abstract. A mode superposition method is considered for construction harmonic response analysis. For mechanical systems with non-proportional damping modal damping coefficients are estimated based on free vibration test data .

Key words: harmonic analysis, mode superposition method, modal damping Задача расчета отклика конструкции на гармоническое воздействие в конечноэлементном анализе сводится к решению уравнения Динамика, надежность и диагностика механических систем

–  –  –

туд перемещений. Метод требует явного задания матрицы демпфирования [C]. Наиболее распространённый подход в этом случае – это использование пропорционального демпфирования [C]= [M] + [K] (2) В формуле (2) первое слагаемое физически эквивалентно внешнему по отношению к системе вязкому трению, второе – внутреннему вязкому трению в материале конструкции. Однако в сложных механических системах не удаётся подобрать коэффициенты и, дающие адекватную оценку демпфирования на всех собственных частотах .

В работе [1] предложен метод экспериментальной оценки коэффициентов демпфирования для каждой формы колебаний (моды) в отдельности. Для использования модальных коэффициентов демпфирования в гармоническом анализе необходимо преобразовать уравнение (1) к модальным (нормальным, главным) координатам. Для этого выразим вектор перемещений через модальные координаты yi {u} = i=1 {Фi} yi, n (3) где {Фi} – форма колебаний соответствующая собственной частоте i. В соответствии со структурой уравнения (3) данный метод называется методом суперпозиции мод. Подстановка (3) в (1) с учётом свойств ортогональности мод {Фi} [M] {Фj} = 0, {Фi} [K] {Фj} = 0, i j T T

–  –  –

при рассмотрении модальных координат как перемещений системы с одной степенью свободы [2]. Связь коэффициентов с экспериментально определяемыми коэффициентами затухания свободных колебаний задаётся соотношением jj = j .

Таким образом, отклик конструкции на гармоническое воздействие находится по выражению (3) и решениям уравнений (4). Кроме того, что метод суперпозиции мод позволяет получать решения для механических Состояние и перспективы развития электротехнологии систем, демпфирование колебаний в которых обусловлено более сложными процессами, нежели внешним и внутренним вязким трением, он обладает ещё одним преимуществом. Этот метод требует существенно меньших вычислительных затрат, чем полный метод решения, особенно при анализе сложных конструкций в ограниченном частотном диапазоне .

Литература

1. Белов, Иван Александрович. Экспериментальная оценка коэффициентов диссипации для динамических стержневых моделей / И. А. Белов // Материалы Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (XVII Бенардосовские чтения) – Иваново. – 2013. – Т .

3: Электротехника. – С. 20–21 .

2. Mode Superposition Method // ANSYS Mechanical APDL Theory Reference .

Release 15.0. – ANSYS, Inc. – 2013. – P. 698-702 .

Белов Иван Александрович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

e-mail: ivan-belov@mail.ru

–  –  –

Изменение влияния методических изданий на уровень подготовки студентов Аннотация. Обосновано увеличение влияния общетехнических дисциплин на уровень подготовки студентов-технологов, а также изменение значения учебных пособий в общей номенклатуре подготовки (на примере дисциплины ТММ) .

Ключевые слова: студент-технолог, учебные пособия по ТММ) .

I.N. COLDATOV, docent Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: soldatoff.igornikolaevitch@yandex.ru The changing of influence of methodological issues on the level of students Abstract. The article reveals the increasing influence of technical disciplines onto the level of training of students-technologists, as well as the change of its textbooks value in the common nomenclature of training (on the example of discipline TMM) .

Key words: student-technologist, tutorials TMM Проблема повышения качества образования возрастает, в связи с переходом на двухуровневую систему бакалавр-магистр .

Профессиональная привлекательность выпускников технологических специальностей на рынке труда в значительной степени зависит от Динамика, надежность и диагностика механических систем универсальности их подготовки и умения грамотно взаимодействовать со специалистами других профессий при решении технических задач .

Эти качества обеспечиваются, в первую очередь, прочными знаниями по общеинженерным дисциплинам, к которым, среди прочих, относится и теория механизмом и машин

Профессиональная деятельность инженера-технолога на современном предприятии включает три круга вопросов:

– совершенствование технологических процессов,

– безопасную эксплуатацию оборудования,

– участие в разработке нового оборудования .

Перечисленные выше сферы деятельности предполагают широкое использование методов типовых расчётов оборудования как проверочного, так и проектного характера. Знания студентов-технологов в области машиностроения формируются, в основном, при изучении специального курса «Теория механизмов и машин» .

В связи с изменением направленности обучения студентов в сторону обеспечения большей самостоятельности и уменьшения количества лекционных и иных аудиторных часов, возрастает значение методического материала, как подспорья при изучении студентами той или иной дисциплины. В изложении методического материала должны быть учтены качественные изменения в инженерном образовании в период вступления страны в ВТО, потребовавшие серьёзной переработки традиционного курса как по содержанию, так и по методике преподавания .

Более расширенные и методически проработанные материалы способствуют освоению дисциплин студентами с малым «багажом»

знаний. Самостоятельное решение учащимися ряда задач по разделам курса теории механизмов и машин имеет большое значение, оно не только учит практическому применению методов кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов, не только развивает расчётную технику, но и обогащает учащегося представлением о новых, ему ещё неизвестных схемах механизмов и их свойствах, тем самым расширяя его технический кругозор .

При работе с методическим обеспечением по весьма специфической дисциплине теории механизмов и машин автор стремится привнести примеры механизмов из различных областей техники и представляющих интерес не только с учебной точки зрения, но и с точки зрения их использования при решении различных инженерных задач непосредственно на предприятиях. В методических указаниях предусмотрен лекционный материал, предшествующий каждому параграфу, дающий краткое изложение теории по темам, подробно рассмотрены решения типовых задач .

Солдатов Игорь Николаевич ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», E-mail: soldatoff.igornikolaevitch@yandex.ru Разработка тестового сопровождения учебного процесса по дисциплине «Прикладная механика, ч.2. – Детали машин»

Аннотация. Рассматривается электронный вариант методического обеспечения этапа тестирования по прикладной механике, часть 2 – детали машин, разработанного на основе программного комплекса “Moodle” .

Ключевые слова: учебное тестирование, детали машин, зубчатые передачи .

Y.E. FILATOV, Candidate of Engineering Sci., docent Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: tipm@tipm.ispu.ru A developing of testing media for the training process in a discipline “Applied mechanics, part 2 – Machine parts” Abstract. The electronic version of methodic support is developed on the basis of “Moodle” software. It is dedicated for the academic testing in a discipline “Applied mechanics, part 2 – Machine parts” .

Keywords: academic testing, machine parts, tooth gears .

«Прикладная механика», включающая «Сопротивление материалов» и «Детали машин», является базовой дисциплиной общеинженерного уровня образования для большинства студентов вузов технического профиля. При изучении этого курса студенты испытывают определенные трудности, обусловленные совершенно новой для них областью знаний, большим объемом новой терминологии, которую надо активно и адекватно освоить, малым временем, выделяемым учебными планами, отсутствием достаточных навыков самостоятельной работы .

Проблема повышения качества образования получает новые перспективы решения с развитием современных информационных технологий и информационных сетей, позволяющих модернизировать разные стороны образовательного процесса. Информационные технологии включают создание электронных учебников, пособий, тренажеров, тестов и т.д., которые позволяют создать одинаковую компьютерную среду обучения на разных рабочих местах .

В соответствии со стратегией и тактикой управления качеством образования по системе обучения РИТМ (развитие индивидуального творческого мышления), введенной и ставшей традиционной в ИГЭУ, Динамика, надежность и диагностика механических систем большое значение имеет тестирование, определяющие персонифицированные оценки успеваемости студентов. Анализ результатов тестирования обеспечивает обратную связь в процессе изучения курса (диагностическая функция) для управления качеством обучения. Тестирование также выполняет обучающую функцию, активизируя работа студентов по усвоению учебного материала, его углублению и дополнению, и воспитательную функцию, организуя и направляя процесс обучения студентов .

Тестирование эффективно во всех контрольных точках технологической циклограммы обучения и мониторинга качества РИТМ. В первую очередь оно целесообразно по темам, дающим большой объем новой информации, в том числе по терминологии, стандартизации. Тестирование позволяет контролировать правильное понимание новой информации, усвоение основных научных фактов, решение элементарных задач надежности .

Центральное место в курсе «Прикладная механика, ч.2 – Детали машин» занимает тема «Зубчатые передачи: геометрия и прочность», что связано с повсеместным применением этой передачи. При изучении темы в дополнении к указанным трудностям добавляются трудности перехода от конкретной конструкции к абстрактной расчетной схеме и возвращением от расчетной схемы к конструкции .

Тестирование по этой теме целесообразно проводить при отчете по лабораторным работам на потоках, где есть время для их выполнения, и как входной контроль при выполнении курсового проекта .

Тестирование включает следующие вопросы. Соотношения между основными параметрами и характеристиками передач. Основные понятия и расчетные формулы сопротивления материалов. Параметры эвольвентных зубчатых колес. Особенности геометрии косозубых цилиндрических и конических прямозубых колес. Контактная и изгибная прочность зубьев цилиндрических колес Очевидно, что перевод тестового сопровождения от традиционной «ручной» формы к компьютерной требует его коренной переработки, которая заключается в разработке почти правильных ответов .

Компьютерное тестовое сопровождение разрабатывается на основе программного комплекса «Moodle» (модульная объектноориентированная динамическая учебная среда) .

Филатов Юрий Евгеньевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: tipm@tipm.ispu.ru Технологическая циклограмма диагностики качества обучения Аннотация. Предложена технологическая схема процесса обучения и контроля качества. Она содержит компоненты входного и выходного тестирования, импульсное тестирование, а также известные контрольные модули TQM. Рассмотрен алгоритм диагностики качества обучения, содержащий три этапа .

Ключевые слова: качество, диагностика, обучение, тесты, тренажеры .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: shapin@tipm.ispu.ru Technological diagram of diagnostics of teaching quality Abstract. The technological scheme of the learning process and quality control is proposed. It contains the components of the input and output tests, impulse testing, and the known control modules TQM. The algorithm of diagnostics of the quality of education that contains three stages is considered .

Keywords: quality, diagnostics, training, tests, simulators .

В связи с переходом на двухуровневую систему бакалавр-магистр возникает необходимость коррекции процесса обучения. Ниже предложена технологическая циклограмма процесса обучения и контроля качества (рис. 1). Она имеет следующие обозначения .

РТ – реперная точка. Назначение – первичный, собственный ориентир преподавателя на уровень подготовки студента по востребуемым им предшествующим базовым дисциплинам .

ВТ1 – входное тестирование. Имеет разновидности: предметное и комплексное. Назначение – оценка или переоценка остаточного ресурса знаний в соответствии с реперной точкой РТ .

ВТ2 – выходное предметное тестирование. Назначение – репетиционный интегральный контроль полученных по изученному предмету знаний .

ВТ2j – комплект оболочек выходных тестов и компьютерных тренажеров .

ТК1, ПК1, ТК2, ПК2 – известные модули РИТМ, определяющие персонифицированные оценки успеваемости клиентов по двум текущим и двум промежуточным контролям .

ЗК и – соответственно оценки заключительного контроля и суммарная предметная оценка .

Динамика, надежность и диагностика механических систем

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Т…Т – импульсное предметное тестирование во времени от одного контрольного модуля РИТМ до другого. Назначение – повседневная реализация принципа тотальности обучения, контроля и управления в конкретном предмете. Строится преподавателем с акцентом на наиболее уязвимые по количеству текущих ошибок или многократно востребуемые сложные для усвоения раздела темы преподаваемой им дисциплины. Термин импульсивности использован в связи с кратковременностью: максимум 5–10 минут с обязательным воспроизведением правильного решения и ответа. Проводится перед каждым практическим и лабораторным занятием, а также в их заключительной фазе. В заключительной фазе тестируются знания и умения, приобретённые на данном текущем практическом или лабораторном занятии. Полученные данные, измеренные на дихатомическом уровне (0 – нет, 1 – да, 2 – да по тесту второго уровня), заносятся в базу данных по конкретному студенту и входят в качестве бонусов в интегральные оценки как составляющие ТК1, ТК2 и ПК1, ПК2 .

КТ1, КТ2, КТ3, КТ4 – предлагаемые контрольные точки дискретного мониторинга качества обучения [1] .

PDSA – известные циклы по планированию усовершенствований с принятием в конце технологической цепи обновлённого стандарта SDCA в методике преподавания дисциплины .

Рассмотрен алгоритм качества обучения в соответствие с контрольными точками КТ1– КТ4 .

Первый этап диагностики основан на автопостроении и анализе контрольных диаграмм успеваемости клиентов в соответствие с фиксированными точками циклограммы: Р, ВТ1, ТК1, ПК1, ТК2, ПК2, ВТ2, ЗК и – с определением местоположения дефектных зон по заданному регламенту .

Дефектными назначаются все зоны с координатами, расположенными ниже трехбалльного уровня контрольных диаграмм .

На втором этапе проводится локализация антикачества с точностью до адреса, путем введения контрольной матрицы со следующей интерпретацией компонент:

к – административный рейтинг, или добротность преподавателя(лей), (кадров);

с – административный рейтинг, или добротность студента(ов);

б – административный рейтинг, или добротность базы;

ск – касательный рейтинг, или добротность оценки студентом(ами) преподавателя(лей);

кс – касательный рейтинг, или добротность оценки работы студента(ов) преподавателем(лями);

кб – административно-касательный рейтинг, или добротность оценки преподавателем(лями) имеющегося состава базы;

бк – административно-касательный рейтинг, или добротность соответствия имеющейся базы потребностям преподавателя(лей);

Динамика, надежность и диагностика механических систем

сб – касательный рейтинг, или добротность оценки базового обеспечения студентом(ами);

бс – административно-касательный рейтинг, или добротность соответствия имеющейся базы потребностям студента(ов) .

Третий этап сопряжен с построением дефектной ведомости и построением сранжированной диаграммы Pareto для определения причин (имени) дефекта(ов) по вычисленным адресам в найденных зонах их расположения .

Используемый здесь прием освобождает оператора от необходимости интуитивного дифференцирования имени антикачества и тем более принятия оперативных или перспективных, но, тем не менее, хаотичных мер по их устранению Заполнение дефектной ведомости проводится путем повторного анкетирования респондентов с необходимостью ответа на вопрос-посыл на дихатомическом уровне: да –1, нет – пробел, не уверен – пробел, с усреднением показателей и автопостроением дефектной диаграммы Парето .

Приводятся результаты практической реализации .

Литература

1. Шапин В.И. Диагностика качества обучения: Учеб. пособие / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2007. – 80 с .

Шапин Вадим Иванович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: tipm@tipm.ispu.ru Трёхколёсный робот с всенаправленными колёсами и управлением с камерой захвата Аннотация. В результате работы был разработан трёхколёсный голономный робот с системой позиционирования по инфракрасным камерам и управлением по радиоканалу. Для реализации компьютерного зрения использовалась библиотека OpenCV. Разработанная система управления роботом выполняет все поставленные задачи и обеспечивает управление положением робота на плоскости .

Ключевые слова: голономный робот, система управления движением .

–  –  –

Saint Petersburg State Electrotechnical University «LETI»

197022 Saint Petersburg, Popov of Рrofessor St., 5. E-mail: mkopichev@gmail.com

–  –  –

Abstract. As a result of this work a holonomic three-wheeled robot with positioning system based on infrared camera and radio frequency control was developed. In order to implement a computer vision system open source library OpenCV was used. Robot control system performs all required tasks and provides autonomous movement of the robot on a plane .

Key words: holonomic robot, motion control system .

Представлена разработка системы управления движением трёхколёсного робота с всенаправленными колёсами, позволяющими роботу совершать движения во всех направлениях. Также представлена система

Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания – задание № 2014/187 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности при финансовой поддержке Минобрнауки России Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками определения положения робота с помощью камеры захвата и передача сигнала управления с управляющего компьютера по радио каналу. Основными этапами разработки стали: проектирование конструкции робота;

разработка системы определения положения робота с помощью камеры захвата; проектирование системы управления положением робота. В докладе рассмотрены вопросы создания системы управления положением робота на всенаправленных колёсах .

Введение Всенаправленные колёса становятся всё более и более популярными в робототехнике, т.к. позволяя роботу двигаться по прямой линии из одной точки плоскости в другую без необходимости в развороте .

Более того, поступательное движение по прямой траектории может быть объединено с вращательным, обеспечивая перемещение робота в точку назначения под необходимым углом. Действия большинства всенаправленных колёс основаны на том, что колесо может беспрепятственно скользить в направлении оси вращения. Для получения такого эффекта в колесо встраиваются маленькие колёсики. Примеры всенаправленных колёс представлены на рис. 1 .

а б в

Рис. 1. Всенаправленные колёса:

а – omni-колесо; б – mecanum-колесо; в – WESN-колесо Все, представленные на рис. 1, колёса предназначены для одновременно продольно-поперечного движения, что обеспечивает высокую маневренность робота. На представляемом в докладе роботе установлены колёса вида omni [1], приведённые на рис. 1, а .

Механическая конструкция робота На роботе установлены 3 всенаправленных колеса, расположено ные через 120. Основание робота выполнено из оргстекла и имеет форму треугольника. В колёсах используются двигатели постоянного тока, расположенные в углах треугольного основания. На основании установлена плата управления, основанная на 8-и битном AVR микроконтроллере, а также платы мостовых драйверов двигателей. К плате управления подключён радио приёмо-передатчик [2]. Над платами установлена треугольная пластина с двумя светоотражающими наклейками, представленная на рис. 2 .

i осям x и y; – необходимая скорость i-го колеса .

Программа на компьютере обрабатывает изображение с камеры захвата с целью определения положения робота, а также получает от пользователя координаты желаемого положения робота.

После чего запускается подпрограмма управления роботом в реальном времени:

рассчитывается текущее положение робота и вектор движения до цели, исходя из вектора движения рассчитываются значения скоростей колёс, после чего эти значения отправляются по радиоканалу на робота .

Заключение В докладе рассмотрена задача создания роботов на голономном основании и управлением с помощью камеры глубины. Предложена механическая конструкция робота и указан метод определения положения робота в пространстве и управления его положением. В дальнейшем планируется использовать робота для отработки алгоритмов голономного движения по определённой траектории, а также перенести вычислительные мощности непосредственно на робота посредством установки на него миникомпьютера на основе ARM-процессора и операционной системы Linux .

Литература

1. Raul R., Alexander G.F. Holonomic Control of a robot with an omnidirectional drive .

2006. http://people.idsia.ch/~foerster/2006/1/omnidrive_kiart_preprint.pdf .

2. Putov V.V., Putov A.V., Ignatiev K.V., Kopichev M.M., Asiedu-Baah J. Mobile manipulation platform control. // International Review of Automatic Control. – vol. 7. – 2014. – issue 4. – pp. 412-419 .

3. Laganiere R. OpenCV2 Computer Vision Application Programming Cookbook. – UK:

Packt Publishing Ltd. 32 Lincoln Road Olton Birmingham, B27 6PA. – 2011 .

4. Bradski G., Kaehler A. Learning OpenCV. – O'Reilly Media, Inc. 2008 .

Копычев М.М., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Игнатьев К.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Путов А.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Асиеду-Баах Ж., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

197022 г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова 5 E-mail: mkopichev@gmail.com Робот-манипулятор на подвижном основании Аннотация. В результате работы был разработан робот манипулятор на подвижном голономном основании с системой компьютерного зрения основанной на RGB-камере и инфракрасной камере глубины. Были разработаны алгоритмы поиска метки и движения к ней. Разработанная система управления роботом выполняет все поставленные задачи и обеспечивает автономное движение робота к заданной цели .

Ключевые слова: мобильный робот, робот-манипулятор, система управления движением .

V.V. PUTOV Doctor of Engineering, professor, M.M. KOPICHEV post graduate student, K.V. IGNATIEV post graduate student, A.V. PUTOV Candidate of Engineering, docent Saint Petersburg State Electrotechnical University «LETI»

197022 Saint Petersburg, Popov of Рrofessor St., 5. E-mail: mkopichev@gmail.com Mobile robot manipulator Abstract.As a result of this work a mobile robot-manipulator on holonomic base was developed. Robot computer vision system is based on RGB webcam and infrared depth camera. Pattern recognition and pattern following algorithms were developed .

Robot control system performs all required tasks and provides autonomous movement of the robot .

Key words: mobile robot, robot-manipulator, motion control system .

В докладе представлена разработка системы управления и взаимодействия с окружающей средой для мобильного манипулятора на подвижной платформе. Основными этапами разработки явились: проектирование системы управления для двигателей постоянного тока, которая обеспечивает движение отдельных модулей манипулятора и моторколёс подвижной платформы; синтез и проектирование алгоритмов для одноплатного компьютера для обеспечения обмена данными между отдельными компонентами системы, а также – выработки управляющего воздействия; проектирование и разводка печатных плат управления для Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания – задание № 2014/187 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности при финансовой поддержке Минобрнауки России Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками комплектации управляющего пульта. В докладе рассмотрены вопросы создания автономной системы мобильного манипулятора для широкого спектра задач пространственной ориентации и распознавания образов .

Введение В настоящее время роботы широко распространены в промышленности, выполняя большой объём работ связанных с монотонной или опасной для человека деятельностью. В последние годы в связи с глобализацией рынков и торговой нестабильностью в мировом производстве появляется потребность в промышленных роботах способных в короткие сроки полностью изменить алгоритм своей работы. В связи с этим многие ведущие университеты мира начали проекты по разработке автономных роботов-манипуляторов на подвижном основании.

К наиболее значимым проектам относятся:

• автономный робот-манипулятор SAMM, разрабатываемый в Стенфордском университете (США), использующий промышленный манипулятор Nokia Puma 560, установленный на основание с рулевыми колёсами;

• автономный робот-манипулятор «Little helper», разрабатываемый в университете города Ольборг (Дания), оснащённый манипулятором с 6-ю степенями свободы и установленный на основание с двумя ведущими и одним опорным колесом. Имеет ряд сенсоров, среди которых лазерный сканер, ультразвуковые дальномеры, энкодеры в колёсах и монохромная камера, на роботе также установлен персональный компьютер под управлением операционной системы Windows XP [1];

• автономный робот-манипулятор ABBY, разработанный в университете Кейс Вестерн города Кливленд (США), оснащённый неголономным подвижным основанием с двумя ведущими и двумя опорными колёсами, в качестве манипулятора используется ABB IRB-120 Robatic Arm, для управления роботом используется ABB IRC5 Compact Robot Controller и компьютер под управлением операционной системы Linux и Robot OS (ROS), а в качестве датчиков используются лазерный сканер и инфракрасная камера глубины (Microsoft Kinect) [2];

• автономный робот манипулятор UMan (UMass Mobile Manipulator), разрабатываемый в Массачусетском университете в городе Амхерст (США), установленный на всенаправленное подвижное основание, представляющее собой роботизированный механизм XR4000 с четырьмя рулевыми колёсами с восемью энкодерами, двумя процессорами, пятью микроконтроллерами и оптическими датчиками. Манипулятор имеет 7 степеней свободы, на роботе также установлен лазерный сканер [3] .

Механическая конструкция автономного робота-манипулятора, разрабатываемого в СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

На подвижном основании закрепляется механический манипулятор (Nokia Puma 560), шкаф управления с электронными компонентами и всенаправленные мотор-колёса в колёсных арках. Использование всенаМетоды анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками передачу данных от датчиков 5 на одноплатный компьютер 1 по протоколу RS-232 [4] .

Распознавание образов и ориентация в пространстве Проблема распознавания образов решается с использованием RGB веб-камеры. Образ, в данном случае состоит из двух разноцветных областей, причём одна лежит в пределах другой. Для ориентации в пространстве робот снабжён инфракрасной камерой глубины. Такая камера позволяет получать в реальном времени карту глубины окружающего пространства и определять Рис. 2. Иерархическая диаграмма расстояния до объектов. Обработка системы управления данных с камер осуществляется с использованием библиотек с открытыми исходными кодами OpenCV и OpenNI .

Литература

1. Mads Hvilshj, Simon Bgh. «Little Helper» – An Autonomus Industrial Mobile Manipulator Concept. // International Journal of Advanced Robotic Systems. – Vol. 8. – 2011. – No. 2. – ISSN 1729-8806. – pp. 80-90 .

2. Venator E. Hardware and software architecture of ABBY: An industrial mobile manipulator. // Conference: Automation Science and Engineering (CASE). IEEE International Conference. – 2013 .

3. D. Katz, E. Horrell, Y. Yang, B. Burns, T. Buckley, A. Grishkan, V. Zhylkovskyy, O. Brock, and E. Learned-Miller. «The UMass mobile manipulator uMan: An

experimental platform for autonomous mobile manipulation» Proc. RSS Workshop:

Manipulation for Human Environments. – Philadelphia, PA. Aug. 2006 .

4. Putov V.V., Putov A.V., Ignatiev K.V., Kopichev M.M., Asiedu-Baah J. Mobile manipulation platform control. // International Review of Automatic Control. – vol. 7. – issue 4. – 2014. – pp. 412-419 .

Путов В.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Копычев М.М., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Игнатьев К.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Путов А.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

197022 г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова 5 E-mail: mkopichev@gmail.com Автономный робот с системой компьютерного зрения Аннотация. Создан трёхколёсный робот с системой управления, позволяющей избегать столкновений с препятствиями и двигаться к заданной цели, дажё при динамическом изменении её положения. Разработанная система управления выполняет поставленные задачи .

Ключевые слова: трёхколёсный робот, компьютерное зрение, распознавание образов, карты глубины, система управления движением .

–  –  –

Autonomous computer vision equipped robot Abstract. The three-wheeled robot with the control system that provides spatial orientation, obstacles avoiding and pattern recognition for the mobile robot. The control system implemented fulfill the requirements to the autonomous mobile robot .

Key words: three wheeled robot, computer vision system, pattern recognition, disparity map, motion control system .

В докладе рассматриваются вопросы разработки трёхколёсного автономного робота. Описываются детали его конструкции, двухконтурная система управления скоростью мотор-колёс с бесщёточными двигателями постоянного тока. Отдельно рассматривается система компьютерного зрения, основанная либо на инфракрасном датчике глубины и веб-камере, либо на стереокамере. Описываются алгоритмы поиска паттернов, получения карты глубины с помощью стереокамеры и построения 3D реконструкции помещения на основании данных о местоположении робота и изображении, получаемом со стереокамеры .

Введение .

Разрабатываемый робот имеет классическую трёхколёсную конструкцию, содержащую два ведущих передних колеса и одно опорное колесо, способное свободно вращаться вокруг вертикальной оси и расположенное в задней части робота. Данная конструкция позволяет удобно Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания – задание № 2014/187 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности при финансовой поддержке Минобрнауки России Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками управлять положением и скоростью передвижения робота. Внешний вид робота приведён на рис. 1 .

Подобные роботы, обладающие возможностью передвижения в сложных условиях, могут использоваться в сфере обслуживания, например, на складских участках производства [1] .

Система управления мотор-колёсами робота Для управления скоростью вращения мотор-колёс разработана базовая двухконтурная электромеханическая система управления с подчинённым управлением, дополняемая, в Рис. 1. Внешний вид случае необходимости, в более сложной робота постановки задачи подавления упругих деформаций и параметрической неопределённости, модальным, адаптивным или интеллектуальным управлением [2] .

Для реализации системы управления была разработана и изготовлена плата управления на основе 8-ми разрядного микроконтроллера Atmel ATmega128A. Для подачи напряжения на обмотки двигателя используется мостовой инвертор на полевых транзисторах. Скорость вращения колеса определяется с помощью сигналов датчиков Холла, расположенных внутри колеса, путём расчёта временных промежутков между приходящими от них импульсами, а также корректировкой значения скорости при увеличении периода импульсов. Сигнал задания скорости принимается в виде импульса переменной ширины и постоянной частоты, равной 50 Гц. Программа микроконтроллера написана на языке Си [3] .

Подаваемое на двигатель напряжение можно изменять посредствам ШИМ-сигнала, подаваемого на затворы транзисторов инвертора [4] .

Платы управления мотор-колёсами получают задание с платы низкоуровневого управления, на которой установлено два 8-ми разрядных микроконтроллера, объединённых по протоколу I C, а также датчики .

Первый микроконтроллер получает данные от всех датчиков и передаёт их второму с постоянной частотой. Второй микроконтроллер связан с платами управления мотор-колёсами, от которых он получает текущие значения скоростей колёс, и которым он отправляет задание на скорость вращения. По последовательному протоколу RS-232 плата соединяется с одноплатным компьютером на Linux, которому отправляет показания датчиков и скорости колёс .

Система автономного управления движением робота с компьютерным зрением Для ориентации в пространстве рассматривается применение либо инфракрасной камеры глубины и RGB-камеры, либо стереокамеры .

Инфракрасная камера глубины – это устройство излучающее паттерн При использовании стереокамеры возникает необходимость в преобразовании двух обычных изображений в карту глубины. Удовлетворительных результатов по критериям скорости и точности вычислений Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками позволяют получить алгоритмы BM (Block Matching) и SGBM (Semi-Global Block Matching) .

Принцип их работы основан на поиске блоков пикселей с левого изображения на эпиполярной линии на правом изображении, и вычисления расстояния на основе разности координат блоков на двух изображениях [7]. Возможности 3D реконструкции приведены на рис. 5 .

Таким образом, по карте глубины возможно определение расстояния до найденного с помощью RGB-камеры паттерна, его координаты относительно положения робота, и возможные препятствия на пути к нему .

Далее строится предварительный маршрут следования робота с учётом карты глубины и возможных препятствий. По Рис. 5. 3D-реконструкция мере движения робота по маршруту, его координаты определяются с помощью известных скоростей его обоих колёс, а маршрут корректируется с учётом новых построений карты глубины. В случае передвижения цели-метки, при следующем её обнаружении координаты метки обновляются, и маршрут перестраивается с учётом её нового положения .

Литература

1. Wurman P., D`Andrea R., Mountz M. Coordinating hundreds of cooperative, autonomous vehicles in warehouses. // AI magazine. – 2008. – 29(1). – pp. 1752-1759 .

2. Путов В.В., Шелудько В.Н. Адаптивные и модальные системы управления многомассовыми нелинейными упругими механическими объектами. – СПбГЭТУ. – 2007 .

3. Бесекерский В.А. Микропроцессорные системы автоматического управления. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение. 1988. – 113 с .

4. Ogata K. Modern control engineering. – USA: Prentice Hall. 1997. – 81 p .

5. Kopichev M.M., Ignatiev K.V., Putov A.V. Autonomous control and stabilization system for unmanned aerial vehicles. // IFAC Proceedings Volumes. – vol. 2. – 2013. – issue PART 1. – pp. 240-243 .

6. Parker J.R. Algorithms for image processing and computer vision. – USA: Wiley Publishing. 2011. – 366 p .

7. Droppelmann S., Hueting M., Latour S., Van der Veen M. Stereovision using the OpenCV library. 2010. – 14 p .

Копычев М.М., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Игнатьев К.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Путов А.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Аннотация. Рассматриваются некоторые вопросы построения и полунатурного исследования алгоритмов автономного управления параллельной работой источников гибридной электроэнергетической системы по условию поддержания заданных параметров электроснабжения с минимизацией расхода невозобновляемых энергетических ресурсов гибридного комплекса .

Ключевые слова: гибридная электроэнергетика, система управления, возобновляемые источники энергии, энергоэффективность .

–  –  –

Saint Petersburg State Electrotechnical University «LETI»

197022 Saint Petersburg, Popov of Рrofessor St., 5. E-mail: mkopichev@gmail.com Hybrid renewable energy sources` control system implementation Abstract. In this report several questions of design and semirealistic simulation of the autonomous control algorithms for the parallel action of the components of the hybrid system according to the minimal working time of the exhaustible energy sources and maximum efficiency of the renewable energy sources .

Key words: hybrid energy, control system, renewable energy sources, efficiency .

В докладе представлен краткий обзор современных решений в области гибридных электроэнергетических комплексов. Представлены сферы применения и эффективность таких решений. Рассматривается проектирование системы управления и конструкции стенда гибридного электроэнергетического комплекса .

Введение Задачи повышения энергетической эффективности и ресурсосбережения являются актуальными во всём мире. Для решения этих задач в Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания – задание № 2014/187 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности при финансовой поддержке Минобрнауки России Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками последние годы разрабатывается новая энергетическая политика, основанная на использовании гибридных энергетических систем с возобновляемыми источниками энергии (HRES – Hybrid Renewable Energy System), в которых традиционные источники электроэнергии объединены с возобновляемыми (такими как солнечные панели, ветровые генераторы и другими). Подобные решения значительно влияют на социальноэкономические факторы региона [1–4] .

Данная концепция энергетического менеджмента способствует отчасти сокращению использования ископаемых источников энергии, снижению стоимости электроэнергии и повышению эффективности энергетических систем за счет достижения баланса между потреблением и предложением электроэнергии .

Существующие в настоящее время гибридные энергетические системы и алгоритмы управления ими недостаточно полно удовлетворяют требованиям эффективности по ряду причин. Во-первых, не учитывается стоимость электроэнергии, вырабатываемой различными поставщиками (источниками электроэнергии); во-вторых, если электроэнергии, выработанной источниками возобновляемой энергии, недостаточно для потребителей, то используются внешние энергосети без учета тарифного плана электроэнергии и зачастую по невыгодной цене. Управление же энергетическими системами с возобновляемыми источниками энергии является сложной задачей, так как на функционирование системы влияют внешние воздействия (погодные условия) и внутренние факторы (тарифные планы, мощности нагрузки, состояния помещения). Качество решения данной проблемы зависит от имеющихся данных об энергетической системе (о потреблении и производстве электроэнергии) и от применяемых методов обработки информации и управления .

В связи с вышесказанным, актуальной является оптимизационная задача управления энергопотоками в гибридной энергетической системе по критерию минимума затрат невозобновляемых энергетических ресурсов .

Системы гибридного энергоснабжения Комбинирование различных типов преобразователей энергии, таких как ветровые генераторы, солнечные панели и дизель генераторы, позволяет снизить начальные инвестиции в разработку, а также повысить эффективность использования такого оборудования. Подобные гибридные преобразователи энергии могут быть особенно полезны для крупных потребителей энергии, таких как торговые центры, отели, образовательные учреждения и больницы. Возможно их внедрение в существующие системы с дизель генераторами для уменьшения количества выбросов .

Такие системы могут управляться либо локально, либо удалённо (по сети GSM или с использованием web-приложений). Возможные технические решения приведены на рис. 1, а, б [2] .

На рис. 1, а приведена схема так называемого сопряжения по постоянному току, на рис. 1, б – по переменному току. На рис. 1, а, б приняты следующие обозначения: СП – солнечная панель, КЗУ – контроллер зарядного устройства, Г – генератор, И – инвертор, Б – блок батарей, П – потребитель. Синими соединительными линиями здесь обозначены линии передачи постоянного тока, красными – переменного .

Электрическая энергия от различных источников поступает на вход системы управления, которая позволяет распределить и перенаправить энергию от различных источников потребителю .

Стенд гибридного энергообеспечения Для исследования задач автономного управления гибридными электроэнергетическими комплексами на кафедре систем автоматического управления СПбГЭТУ собран стенд гибридного электроснабжения. Для проектирования стенда гибридного энергоснабжения была разработана иерархическая диаграмма, позволяющая продемонстрировать возможности предлагаемого оборудования в условиях изменения нагрузки. На рис. 2 приведена схема гибридного энергетического комплекса .

В качестве источника гарантированной мощности должен выступать генератор, обеспечивающий потребителя энергией на пиковых нагрузках [3]. Возобновляемые источники энергии представлены солнечной панелью, ветровым генератором и тепловым двигателем (двигателем Стирлинга) [4] .

Для целей исследования и подбора рабочей точки ветрового генератора на стенде предусматривается вентилятор. При постоянном значении скорости вращения генератора, необходимо повышать эффективность системы путём регулирования величины нагрузки. Кроме того, при изменении скорости ветра, рабочая точка генератора смещается. Таким образом, можно построить функцию зависимости величины нагрузки от скорости ветра. Для теплового двигателя и солнечной панели процесс Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками подбора рабочих точек аналогичен. В качестве источника тепла используется прожектор .

–  –  –

В докладе рассматриваются некоторые вопросы построения и полунатурного исследования алгоритмов автономного управления параллельной работой источников гибридной электроэнергетической системы по условию поддержания заданных параметров электроснабжения с минимизацией расхода невозобновляемых энергетических ресурсов гибридного комплекса .

Литература

1. Juwi Group. A combination of different energy sources for large consumers. 2013 .

http://www.juwi.com/off_grid_systems/solutions/solar_hybrid_systems.html .

2. Madhu Prabhuraj P., Sasiraja R.M. Controller for standalone hybrid renewable power generation. // International journal of engineering trends and technology (IJETT). – vol. 4 .

– 2013. – №6. – pp. 2498-2502. – ISSN 2231-5381 .

3. Snyman H., Harms T.M., Strauss J.M. Design analysis methods for Stirling engines. // Journal of energy in southern Africa. – vol. 19. – 2008. – №3. – pp. 4-19 .

4. Кундас С.П., Шенк Ю., Вайцехович Н.Н. Гибридные технологии в использовании возобновляемых источников энергии. – Минск: Энергоэффективность. 2012. – С. 19–23 .

Копычев М.М., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Игнатьев К.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Путов А.В., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Русяев Н.А., ФГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», e-mail: mkopichev@gmail.com Модернизация системы тягового электропривода вагонов метрополитена Аннотация. Показано, что при реализации на ЭПМ с тяговыми машинами постоянного тока (ТМ ПТ) простых и проверенных на опытных образцах технических решений по совершенствованию их ТЭП они не будут уступать поездам с ATM ни по одному показателю. Важнейшим преимуществом является возможность использования полученных результатов при модернизации эксплуатируемых ЭПМ, значительная часть которых ещё не отработала расчётного срока. Поэтому ТЭП с ТМ ПТ перспективно .

Ключевые слова: электрический транспорт, потребление электроэнергии, тяговый электропривод, рекуперативное торможение .

–  –  –

National Research University «MPEI»

111250 Moscow, Krasnokazarmennaya St., 14. E-mail: tenbigstar1209@yahoo.com Improvement of electric traction system for metro Abstract. It is shown that the implementation of EPM on a traction machine DC simple and proven on prototypes of technical solutions to improve their electric traction systems they will not yield to trains to the AC on any indicator. The most important advantage is the possibility of using the results in the modernization of the exploited EPM, most of which have not yet fulfilled the calculation period. Therefore electric traction systems with traction machine DC promising .

Key words: electric vehicles, energy consumption, electric traction system, regenerative braking .

Степень урбанизации в Российской Федерации высокая. В настоящее время огромная часть населения страны живёт в городах. Причем со временем она только увеличивается. Поэтому транспорт, включая электрический транспорт, играет большую роль в функционировании и развитии в удовлетворении потребности населения в передвижении .

Известные экономические и экологические преимущества электрического транспорта (автобус, троллейбус, метро и т.п.) обусловливают рост доли пассажирских перевозок в крупных городах. В частности, в Москве метрополитен был открыт уже 15 мая 1935 г., а сегодня его доля в перевозке пассажиров среди предприятий городского пассажирского транспорта столицы превышает 56 %. По сведениям официального сайта Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками Мосметрополитена: «услугами в среднем ежедневно пользуются более 7 млн. пассажиров, а в будние дни этот показатель превышает 9 млн .

пассажиров. Это наивысший показатель в мире». На этом же сайте утверждается, что сегодня «по интенсивности движения, надёжности и объёмам перевозок Московский метрополитен стабильно занимает первое место в мире. Он в первой тройке метрополитенов мира практически по всем другим показателям» .

Программа развития транспортной системы рассчитана на период с 2011 по 2020 годы, т.е. на 10 лет. В этот период предстоит в 1,5 раза увеличить протяженность Московского метрополитена, что «намечено строительством более 160 км новых линий, т.е. планируется ежегодное увеличение длины линий на 16 км» .

Предполагалось, что с 305,6 км в 2010 г. длина линий Мосметро в 2013 г. увеличится до 332,6 км, а в 2020 г. – до 467 км, причём в 2013 г .

планировалось построить 14 км путей (табл. 1). Таким образом, темп строительства метрополитена резко возрастёт (с 6,5 км/год в начале 10-х годов 21 века до 19 км/год по реализуемой сегодня (в 2015 г.) программе) .

Выполним оценку энергетических показателей Мосметрополитена, в котором уже давно установились стабильные условия движения (скорость сообщения порядка 42 км/ч, средняя длина перегона между станциями – около 1700 м и предельное число пар поездов). Можно, без большой ошибки, считать, что средние условия движения поездов в Мосметро в относительно короткие сроки существенно не изменятся .

–  –  –

Если предположить, что энергетические показатели электропоездов метрополитена (ЭПМ) и условия их экспуатации не изменятся (что, видимо, и будет иметь место в ближайшие годы), то потребление Мосметрополитеном электроэнергии на тягу из внешнего электроснабжения увеличится пропорционально росту длины линий .

По известным данным в 2007 г. длина линий L Мосметрополитена составляла около 305 км, а потребление энергии A п из внешнего электроснабжения – около 1,6 млрд кВтч/год. При этом «удельное» потребление электроэнергии составляло A уд = A п L = 5,246 млн кВтч/км и, в случае сохранения существующих условий эксплуатации, включая и энергетические показатели ЭПМ, приращение потребления электроэнергии у внешнего

Состояние и перспективы развития электротехнологии

электроснабжения при увеличении длины линий до 467 км (плановая цифра), т.е. на 162 км, составит A п = 162A уд 850 млн кВтч, а общее потребление энергии в контрольном 2020 г. достигнет 2,5 млрд. кВтч. Эта же цифра, естественно, получится умножением удельного потребления энергии на 1 км пути и его плановой длины ( A п = 467A уд 2,5 млрд кВтч). При цене электроэнергии около 3 руб./(кВтч), затраты Мосметрополитена на оплату потребляемой на тягу электроэнергии составят в 2020 г. около 7,5 млрд руб. По известным данным можно прогнозировать, что потребление энергии одним вагоном «Метровагонмаш» (МВМ) в год составит около 2,5 млн кВтч стоимостью около 7,5 млн. руб .

Основным резервом сокращения общего потребления энергии метрополитенов является улушение энергетических показателей подвижного состава (ПС), так как около 75 % энергии расходуется на тягу поездов, примерно 20–22 % на собственные нужды трассы и 3–5 % на ремонтную базу. Следующими по значимости являются расходы на собственные нужды трассы: освещение, отопление, санитарно-технические установки и эскалаторы. Однако потребление на собственные нужды существенно зависит от энергетических показателей ПС. В связи с этим чрезвычайно актуальна проблема снижения удельного потребления метрополитенами электроэнергии на единицу транспортной работы .

Таким образом, улучшение энергетических показателей вагонов метрополитена (ВМ) позволяет, как непосредственно сократить удельный расход энергии метрополитенами, так и уменьшить ее потребление, чему способствует снижение интенсивности вентиляции туннелей .

Одним из технических решений указанной проблемы является применение системы тягового электропривода постоянного тока (ТЭП ПТ) с автоматически регулируемым независимым возбуждения тяговых машин (АР НВ ТМ), разработанной кафедрой «Электрический транспорт»

МЭИ. При использовании такой системы реализуются [1]:

– улучшение тяговых свойств в зоне ограничения динамической жесткости тяговых характеристик и регулирования силы тяги условиями сцепления и в зоне ослабления поля ТМ соответственно за счет повышения силы тяги согласно с фактически действующим ограничением при уменьшении разброса нагрузок параллельно включенных групп ТМ;

– повышение эффективности тормозного процесса за счет более плавного регулирования тормозной силы в зоне высоких скоростей движения и сохранения максимальной тормозной силы до существенно меньшей скорости движения;

– рекуперативное торможение, являющееся основным резервом повышения энергетической эффективности вагонов метрополитена, с осуществлением в этом режиме перегруппировки ТМ;

– возможность использования более эффективных энергосберегающих алгоритмов управления в пусковых режимах .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками Кроме этого, показатели ТЭП ЭПМ могут быть дополнительно повышены при использовании возможных усовершенствований конструкции [2] .

Вывод: объективные данные показывают, что при реализации на ЭМП с тяговыми машинами постоянного тока (ТМ ПТ) простых и проверенных на опытных образцах технических решений по совершенствованию их ТЭП [3] они не будут уступать поездам с ATM ни по одному показателю. При цене, ориентировочно вдвое меньшей, они будут существенно эффективнее. Важнейшим их преимуществом является возможность использования полученных результатов при модернизации эксплуатируемых ЭПМ, значительная часть которых ещё не отработала расчётного срока. Поэтому применение ТЭП с ТМ ПТ является перспективным .

Литература

1. Тулупов В.Д., Марченков А.П., Кабанец С.И. и др. Схема силовых цепей вагонов метрополитена с независимым возбуждением тяговых машин и тиристорным реостатным контроллером. // Труды МЭИ. – 1992. – вып. 641. – C. 36-45 .

2. Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции. // Доклад научнопрактического семинара. – М.: МЭИ. 2002 .

3. Тулупов В.Д. Тяговый электропривод постоянного тока с наилучшими техникоэкономическими показателями. // Сборник «Электросила». – СПб. – 2002. – вып .

41. – C. 196-210 .

Хонг Ле Суан, Национальный исследовательский университет «МЭИ», e-mail: tenbigstar1209@yahoo.com

–  –  –

Парадигма применения электроприводных газоперекачивающих агрегатов на объектах ОАО «Газпром»

Аннотация. Предложен способ магистрального транспорта газа, обеспечивающий наивысшую энергоэффективность при любых режимах работы магистральных газопроводов. Разработаны инвариантные системы автоматического управления технологически связанными электроприводами .

Ключевые слова: инвариантная система, электропривод газоперекачивающего агрегата, энергоэффективность управления .

Application Paradigm of Electric Driven Gas Compressor Units at JSC «Gazprom» Facilities Abstract. There offered the way of gas main transport, providing the highest energy efficiency at different main gas pipelines modes of work. Invariant systems of technologically interconnected electric drives automatic control are developed .

Key words: invariant system, gas compressor unit electric drive, control energy efficiency .

Согласно нормам технологического проектирования МГ ОНТП 51-1п. 3.116) «в комплексе средств автоматизации КЦ следует предусматривать САР, обеспечивающие поддержание давления и температуры газа на выходе станции, устройства антипомпажного регулирования и защиты ЭГПА». Однако существующие средства автоматики работают в ручном режиме, выполняя в основном защитные функции, и не обеспечивают энергоэффективные режимы. Вместе с тем, сегодня возможности регулируемого ЭГПА позволяют оптимизировать энергопотребление КЦ с автоматическим слежением за возмущениями [1] .

В соответствии с патентом на изобретение [2] предложен способ магистрального транспорта газа, обеспечивающий наивысшую энергоэффективность при любых режимах работы магистральных газопроводов (рис. 1) .

Это достигается тем, что температура и давление компримированного газа на выходе всех КС в начале каждого линейного участка газопровода измеряются и автоматически регулируются из условия поддержания их на оптимальном уровне в соответствии с заданием и значениями внешних возмущений, действующих на параметры потока газа .

Сопоставительный анализ данного способа с аналогами показывает, что предлагаемая парадигма отличается возможностями плавного регулирования величин давления и температуры газа с помощью регулируемых ЭГПА и АВО в зависимости от текущих значений и величинами, чем повышается эксплуатационная надежность, и минимизируются энергозатраты на привод ЭГПА и вентиляторов АВО газа .

В качестве исходного состояния оптимизации необходимо выбрать интервалы значений непрерывно изменяющихся переменных и наборы значений дискретных переменных. Причем возможные значения переменных анализируются при постепенном построении дерева, ветви которого соединены с узлами, описывающими рассматриваемые комбинации значений, с использованием технологии разделения переменных .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

Рис. 1.

Структура энергоэффективного транспорта газа через электроприводную компрессорную станцию (КС):

1 – линейная часть МГ; 2 – КС; 3 – ЭГПА; 4 – АВО газа; 5 и 6 – скорости вращения приводов ЭГПА и вентиляторов АВО; 7 – блок расчета параметров регулирования;

8, 9, 10 – заданные производительность, давление и температура газа; 11 – датчики внешних воздействий; 12 – влажность воздуха (); 13 – температура воздуха ();

14 – перепад температур (t) или давлений на КС (р); 15 – производительность КС (Q); 16 и 17 – датчики давления и температуры газа; 18 и 19 – реальные значения давления и температуры газа на выходе КС Таким образом, в приоритетном порядке проходят ветви с наибольшей вероятностью успешного решения, причем искомые величины рассматривают как оптимальные. При этом достигается минимум целевой функции, которая имеет следующий трехфакторный вид:

G = R + W + C, (1) где, и – весовые коэффициенты; R – фактор «режима», т.е. минимизации (максимизации) давления в определенных точках ГТС, расположенных выше и ниже КС, а также устройства потребления газа; W – фактор «энергии» (минимизации потребления электроэнергии) на компримирование газа и его охлаждение в АВО перед подачей в МГ; C – фактор «цели», максимизации (минимизации) расхода газа на участке .

Причем указанные ограничения включают в себя ограничения равенства, в число которых входят закон потери напора в трубопроводах и первое правило Кирхгофа, определяющие расчеты сетей, и ограничения неравенства и ограничения мощности ЭГПА КС .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Оптимальная конфигурация активных объектов КС моделируется в виде программы P оптимизации следующего вида:

minx,s,e f x, s =G x + S, CI x +e sI, P= (2) CE x =sE, где x Rn, sI Rp, sE Rq, e 0, 1 (х – совокупность переменных расхода газа Q и давления Р); G(х) – целевая функция, представляющая собой экономический критерий оптимизации; – параметр допустимых ограничений; CI(x) – совокупность р линейных и нелинейных ограничений неравенства для активных объектов; – вектор, коэффициенты которого равны нулю или максимальным значениям ограничений; е – вектор двоичных переменных; СЕ(х) – совокупность q линейных и нелинейных ограничений равенства; s – переменная отклонения, ненулевое значение которой обозначает нарушение ограничения .

В результате при заданном расходе газа 8 (рис. 1) давление 19 и температура 18 газа на выходе КС устанавливаются и стабилизируются на заданном оптимальном по энергопотреблению КС уровне. Для реализации данной схемы ЭГПА должен быть частотно-регулируемым и инвариантным ко всем параметрам и возмущениям. Такая система, представляющая патент ОАО «Гипрогазцентр» [3], показана на рис. 2 .

Рис. 2. Структура инвариантной системы частотно-регулируемого ЭГПА Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками Данная комбинированная система, состоящая из САР по отклонению (давления газа) и САР по возмущению (стохастических возмущений), обеспечивает автоматизацию процесса компримирования газа до оптимального стабильного давления в условиях случайных воздействий ЭГПА [4]. При этом решается искомая задача повышения точности отработки требуемой величины давления газа на выходе КС и стабилизации процесса компримирования газа средствами ЭГПА .

Литература

1. Пужайло А.Ф., Савченков С.В., Крюков О.В. и др. Электроприводы объектов ГТС: Монография серии «Научные труды к 45-летию ОАО «Гипрогазцентр» / под ред. О.В. Крюкова. – Т. 4. – Н. Новгород: Исток. 2013 .

2. Пужайло А.Ф., Крюков О.В., Репин Д.Г. Способ магистрального транспорта газа .

// Патент на изобретение №2502914, МКИ F17D1/02. – ОАО «Гипрогазцентр». – 2013. – Бюл. №36 .

3. Крюков О.В., Хлынин А.С., Цирулева Н.Н. Электропривод газоперекачивающего агрегата. // Патент на полезную модель №143197, МПК H02P 27/04, G05B 11/40. – ОАО «Гипрогазцентр». – 2014. – Бюл. №20 .

4. Крюков О.В. Идентификация параметров приводных электродвигателей газовых турбокомпрессоров. // Труды X Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления (SICPRO'15)». – М.: ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова. – 26-29 января 2015. – С. 348-376 .

Крюков Олег Викторович, ОАО «Гипрогазцентр», e-mail: o.kryukov@ggc.nnov.ru

–  –  –

Технико-экономические критерии применения частотно-регулируемого привода турбокомпрессоров Аннотация. Представлены перспективы применения современных частотно-регулируемых электроприводов газоперекачивающих агрегатов на новых и модернизируемых компрессорных станциях. Разработаны методы оценки энергоэффективности электроприводов при проектировании .

Ключевые слова: частотно-регулируемый электропривод, энергоэффективность, газоперекачивающий агрегат .

Technical and Economic Criteria of Turbine Compressors Variable-Frequency Drive Application Abstract. Application opportunities of the modern variable-frequency electric drives of gas compressor units at the new and modified compressor stations are presented. Evaluation procedure of electric drives energy efficiency at designing are developed .

Key words: variable-frequency electric drive, energy efficiency, gas compressor unit .

Основными технологическими агрегатами магистрального транспорта газа являются газоперекачивающие агрегаты (ГПА), для функционирования которых используются три типа приводов: газотурбинный (85 %), газопоршневой (1 %) и электрический (14 %) [1]. Наиболее широкое распространение электроприводные ГПА (ЭГПА) получили в 1960-80-е годы, но в дальнейшем из-за большой разницы стоимости электроэнергии и газа, использование их стало нерентабельным .

Реформа электроэнергетики РФ 2000-х годов и сопутствующая ей либерализация рынка электроэнергии позволила снизить соотношение темпов роста тарифов на электрическую энергию к природному газу .

Данная тенденция отражает, во-первых, существенное отставание стоимости газа в России относительно общемировых уровней, а, во-вторых, постоянно растущую себестоимость его. За последние 3 года средний рост себестоимости добычи газа ОАО «Газпром» составил 17 %/год, себестоимости транспортировки газа – 11 %/год .

Повышение себестоимости газа существенно снижает экономическую эффективность его использования на собственные нужды газотранспортного предприятия. Подтверждением этому может служить ситуация на многих европейских объектах транспорта газа и месторождениях. Стоимость природного газа в Европе в несколько раз превышает тарифы для российских потребителей. Это повышает экономическую целесообразность использования электрического, а не газотурбинного привода. В качестве примеров успешного использования ЭГПА можно привести: агрегат мощностью 23 МВт на голландском месторождении Гронинген, ЭГПА мощностью 50 МВт на норвежском морском месторождении Ормен Ланге, электроприводную КС в г. Берген (Норвегия), входя

<

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

щую в состав газопровода «Северный поток», а также множество компрессорных станций и подземных хранилищ газа в Германии .

В России лидерами по использованию ЭГПА на объектах транспорта газа являются ООО «Газпром трансгаз Москва» (144 агрегата) и ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» (128 агрегатов), доля ЭГПА составляет около 50 % от их общей установленной мощности. Общее количество ЭГПА на объектах транспорта газа ОАО «Газпром» составляет 695 единиц установленной мощностью около 5746,3 МВт .

В ОАО «Гипрогазцентр» разработана концепция применения ЭГПА на объектах реконструкции, модернизации и нового строительства электроприводных КС, научные аспекты которой опубликованы в [2–4]. Благодаря развитию цифровых САУ разработчики ЭГПА смогли существенно улучшить свою продукцию. Автоматизация работы агрегата позволила максимально реализовать принцип малолюдных технологий. Контроль, управление и диагностика ЭГПА теперь производятся дистанционно из диспетчерского пункта, находящегося за сотни километров от компрессорной станции. Отсутствие обслуживающего персонала на КС позволяет отказаться от многих вспомогательных сооружений и систем жизнеобеспечения и снижает капитальные затраты .

Внедрение микропроцессорных систем управления обеспечило максимально адаптировать работу ЭГПА к режимам технологического процесса. Сохранение высоких энергетических характеристик агрегата при изменяющихся режимах работы достигается путем использования в составе ЭГПА высоковольтных преобразователей частоты (ПЧ). Применение многоуровневых ПЧ для пуска и плавного автоматического регулирования скорости ЭГПА позволяет обеспечить энергосбережение за счет точного регулирования и повысить показатели надежности агрегатов, увеличить их ресурс и уменьшить затраты на ТОиР .

ЭГПА нового поколения имеют в своем составе систему электромагнитного подвеса ротора двигателя и нагнетателя, что позволяет упразднить масляное хозяйство и АВО масла, повысить КПД агрегата, повысить показатели надежности агрегатов и снизить затраты на ТОиР .

Некоторые варианты ЭГПА совмещают двигатель и нагнетатель в едином корпусе. Данная конструкция также оснащается магнитным подвесом. При этом уменьшаются габариты агрегата, сокращаются площади КС и снижаются капитальные затраты на его строительство .

Применение высокоскоростных асинхронных двигателей позволяет исключить из конструкции ЭГПА такой элемент как редуктор, что упрощает конструкцию агрегата, повышает надежность и совокупный КПД .

Технические преимущества ЭГПА нового поколения можно количественно оценить экономическими категориями, рассчитав эффект от модернизации существующей электроприводной компрессорной станции с соответствии с методикой, приведенной в [2–4] .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

В качестве примера приведем расчет показателей экономической эффективности модернизации электроприводного КЦ-4 КС «Починки» МГ «Ямбург-Елец». На данный момент в состав электроприводного цеха входят 7 ЭГПА типа СТД-12500. Они введены в эксплуатацию в 1986 году и на данный момент их выработанный ресурс составляет 90–110 % от номинального. Проект предполагает замену 7 существующих ЭГПА на 4 агрегата нового поколения типа ЭГПА-12,5. Возврат инвестиций в модернизацию КЦ-4 осуществляется за счет снижения эксплуатационных затрат: на приобретение электрической энергии и ТОиР .

В рамках анализа рисков данного проекта произведен расчет его чувствительности к основным влияющим факторам. Результаты показывают существенную зависимость проекта от стоимости электрической энергии, потребляемой ЭГПА из энергосистемы. При изменении тарифа на 10 % чистый дисконтированный доход снижается на 24 % .

Проведенные экономические расчеты показали высокую экономическую эффективность проектов модернизации ЭГПА старого поколения, особенно для КС, располагающихся в энергодефицитных регионах, с высоким уровнем тарифов на электроэнергию. Однако на экономическую целесообразность использования ЭГПА оказывают влияние расходы на подключение к энергосистеме, как составляющая капитальных затрат, а также тариф на электроэнергию в регионе, как основная часть эксплуатационных расходов .

Оценка обозначенных выше рисков является важной составляющей риск-анализа проектов реконструкции и строительства электроприводных КС и должна осуществляться на прединвестиционной стадии с учетом прогнозных значений по развитию энергосистемы региона и динамике тарифов на электроэнергию. Анализ развитости энергосистемы и уровней тарифов на электроэнергию позволяет выделить районы, в которых использование электроприводных КС является оправданным .

В качестве примера проведено технико-экономическое сравнение выбора типа ГПА для компрессорной станции КС-1 перспективного газопровода «Иркутск-Проскоково». Иркутская энергосистема является одной из крупнейших в России с реализацией программы по усилению надежности электроснабжения и вводом более 3600 МВт новых мощностей. Занимая первое место в Сибири по производству электроэнергии с благоприятными тарифами, регион характеризуется наличием крупных генерирующих источников: Иркутская ГЭС (662,4 МВт), Иркутские ТЭЦ (796 МВт) и развитой сетью ЛЭП-110 кВ .

Выполненные расчеты показали экономическую целесообразность применения ЭГПА на объектах транспорта газа в регионах с низкими тарифами на электроэнергию и развитыми электрическими сетями .

В тоже время, эффективность использования привода существенно зависит от соотношения стоимости затрачиваемых энергоресурсов .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

Таким образом, электроэнергетический анализ регионов России позволил выделить районы, наиболее благоприятного применения ЭГПА .

Технико-экономический анализ ряда объектов модернизации и нового строительства КС показал целесообразность установки ЭГПА с учетом прогнозов динамики изменения цен на энергоресурсы в районе расположения .

Литература

1. Концепция энергосбережения и повышения энергетической эффективности ОАО «Газпром» на период 2011-2020 гг. / Утверждена приказом ОАО «Газпром»

№364 от 28.12.2010 г. – 30 с .

2. Пужайло А.Ф., Савченков С.В., Крюков О.В. и др. Электроприводы объектов ГТС: Монография серии «Научные труды к 45-летию ОАО «Гипрогазцентр» / под ред. О.В. Крюкова. – Т. 4. – Н. Новгород: Исток. 2013 .

3. Хлынин А.С., Крюков О.В. Технико-экономические аспекты применения ЭГПА на компрессорных станциях магистральных газопроводов. // XVI МНТК по компрессоростроению. – Т. 1. – СПб.: РЭПХ. – С. 399-409 .

4. Крюков О.В., Хлынин А.С. Технико-экономическое обоснование применения современных ЭГПА на объектах транспорта газа ОАО «Газпром». // Компрессорная техника и пневматика. – 2015. – №1. – С. 2-7 .

Хлынин Александр Сергеевич, ОАО «Гипрогазцентр», e-mail: a.khlynin@ggc.nnov.ru Крюков Олег Викторович, ОАО «Гипрогазцентр», e-mail: o.kryukov@ggc.nnov.ru Серебряков Артем Владимирович, ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева», e-mail: serebryakov@ardman.ru

–  –  –

Методы синтеза встроенных систем прогнозирования технического состояния высоковольтных двигателей Аннотация. Представлены современные методы синтеза систем оперативного мониторинга состояния электродвигателей на основе нейро-нечеткого прогнозирования. Разработаны алгоритмы диагностирования на примере анализа электроприводных газоперекачивающих агрегатов .

Ключевые слова: мониторинг, электропривод, прогнозирование .

Synthesis Methods of Embedded Forecasting Systems of High-Voltage Motors Technical Condition Abstract. Up-to-date synthesis methods of on-line monitoring systems for electric motors condition on the basis of neuro-fuzzy forecasting are presented. Algorithms of diagnosis are developed on the example of electric driven gas compressor units study .

Key words: monitoring, electric drive, forecasting .

В существующих системах оперативного мониторинга и диагностики технического состояния (ТС) ответственных агрегатов газотранспортных систем наиболее эффективной процедурой является не традиционное диагностирование электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА) [1, 2], а достоверное прогнозирование их ТС с оценкой остаточного ресурса агрегата. Это позволяет предотвратить внезапные нештатные аварии и перейти от планово-предупредительных процедур ТОиР к обслуживанию по фактическому состоянию оборудования [3] .

Принцип управления техническим состоянием на основе прогнозирования представлен в [3, 4], а классификация известных методов прогнозирования ТС ЭГПА – на рис. 1. Данные о состоянии объекта снимаются с датчиков и подаются на подсистему прогнозирования ТС .

Рис. 1.

Классификация методов прогнозирования ТС ЭГПА В случае если формируется решение о наступающем отказе, то подсистема ТОиР выполняет действия, которые направлены на:

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

• предотвращение отказов, включая комплекс мероприятий по обеспечению функционирования системы без прерывания;

• минимизацию последствий отказа за счёт подготовки к ожидаемому отказу, что позволяет сократить время ремонта, а, следовательно, и продолжительность неработоспособного состояния .

Эти методы основываются на определении объективных закономерностей развития дефектов и повреждений, статистической обработке данных, экстраполяции трендов до предельно допустимых значений и на вероятностной оценке значений показателей .

В подсистеме прогнозирования определяется вероятность P Z = 1/x наступления отказа на рассматриваемом интервале времени. Здесь z – переменная, характеризующая состояние технического объекта, x – данные наблюдения, снимаемые с датчиков. В условиях априорной неопределенности в решающем правиле используется оценка, которая находится при структурно-параметрическом синтезе предиктора на базе эмпирических данных, составляющих обучающую выборку D .

Решение о формировании сигнала-предупреждения о наступающем отказе выносится в результате сравнения с пороговым значением найденной вероятности наступления отказа на заданном интервале .

Определение этого значения представляет отдельную задачу и связано с используемым критерием эффективности прогнозов .

Применение прогнозирующего контроля направлено на сокращение издержек, вызванных простоем объекта. Поэтому эффект от внедрения его можно оценить с помощью коэффициента технического использования, который определяется выражением K = TF/(TF + TR). Для системы управления ТС по прогнозированию можно записать аналогичную формулу K' = TF'/(TF' + TR') (TF и TF' – среднее время наработки на отказ, с;

TR и TR' – среднее время ремонта системы без применения и с учетом прогноза соответственно, с). Эффект от применения прогнозирующего контроля охарактеризуем величиной ( v = (1 – K')/(1 – K) = (TR + TF)TR'/((TR' + TF')TR), 1) которая показывает, во сколько раз изменяется среднее время неработоспособного состояния объекта. Эффект от применения прогнозирующего управления имеет место при v 1 и возрастает с ростом v .

Для анализа эффективности прогнозирования в составе САУ ТС охарактеризуем подсистему ТОиР вероятностью P P возникновения (не предотвращения) отказа при условии правильного прогноза и вероятностью PE привнесения отказа при условии ошибки предсказания (ложной тревоги). Подсистема прогноза характеризуется вероятностью ложной тревоги (ошибки 1-го рода) и вероятностью пропуска наступающего неисправного ТС (ошибки 2-го рода) .

После преобразований приходим к выражению для оценки эффекта от применения прогнозирования:

Состояние и перспективы развития электротехнологии

v = KP + KE(1 – PF)/PF + (1 – KP), ( 2) где PF – априорная вероятность возникновения неисправного состояния за анализируемый интервал времени; Kp = kPPP и KE = kEPE .

Как следует из формулы (2), эффективность прогнозирования технического состояния возрастает (величина уменьшается) при уменьшении Kp и KE. Для идеальной подсистемы ТОиР Kp = 0 и KE = 0, что может быть обеспечено, если PP = 0 и PE = 0. При этом все правильно предсказанные отказы предотвращаются, а обработка ложных тревог не приводит к простою. В этом случае величина выигрыша v = полностью определяется вероятностью пропуска при прогнозе отказа .

Выигрыш от применения прогнозирования ТС возрастает при уменьшении и. При высокой точности прогнозирования 0, 0, величина выигрыша составляет v Kp. Однако уменьшение одной из вероятностей ( или ) сопровождается увеличением другой в соответствии с рабочей характеристикой предиктора. При этом возникает необходимость синтеза решающего правила для принятия решений о наступающем отказе из условия минимизации целевой функции (2) .

Анализ выражения (2) свидетельствует о том, что целевая функция представляет собой взвешенную сумму вероятностей ошибок первого и второго рода и по своей структуре близка к выражению для среднего риска. В соответствии с правилом критерия минимума среднего риска приходим к правилу принятия решения о наступающем отказе z = H((x) – h). (3) Здесь H(a) – функция Хевисайда такая, что H(a) = 1 при a 0 и H(a) = 0 при a 0; (x) = f1(x)/f0(x) – отношение правдоподобия (f0(x) и f1(x)

– плотности вероятности признаков для прогнозируемого исправного и неисправного состояний соответственно); h – порог .

В качестве примера применения развиваемого подхода для управления ТС рассмотрен ЭГПА, информация о котором регистрируется датчиками [1–3]. Выделим три состояния ТС: исправное, предотказное и неработоспособное. Если выносится решение, что система исправна, то действия по управлению ТС ЭГПА не предпринимаются и функционирование системы продолжается. В предотказном состоянии для предотвращения перехода системы в неработоспособное состояние выполняется автоматическое отключение с последующим восстановлением исправного ТС. При наличии существенной неопределенности относительно ТС ЭГПА может быть вынесено решение о проведение теста, результаты которого позволяют существенно повысить достоверность определения ТС системы .

Литература

1. Пужайло А.Ф., Савченков С.В., Крюков О.В. и др. Диагностика оборудования КС:

Монография серии «Научные труды к 45-летию ОАО «Гипрогазцентр» / под ред .

О.В. Крюкова. – Т. 2. – Н. Новгород: Исток. 2013 .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

2. Пужайло А.Ф., Савченков С.В., Крюков О.В. и др. Электроприводы объектов ГТС: Монография серии «Научные труды к 45-летию ОАО «Гипрогазцентр» / под ред. О.В. Крюкова. – Т. 4. – Н. Новгород: Исток. 2013 .

3. Крюков О.В. Методология и средства нейро-нечеткого прогнозирования состояния электроприводов газоперекачивающих агрегатов // Электротехника. – 2012. – №9. – С. 52-57 .

4. Крюков О.В., Репин Д.Г. Системы оперативного мониторинга технического состояния энергоустановок для энергетической безопасности компрессорных станций. // Газовая промышленность. – 2013. – №712. – С. 84-90 .

Крюков Олег Викторович, ОАО «Гипрогазцентр», e-mail: o.kryukov@ggc.nnov.ru Серебряков Артем Владимирович, ФГБОУВПО «Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева», e-mail: serebryakov@ardman.ru

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34 LLC «Gazprom UGS»

117420 Moscow, Nametkina St., 12A. E-mail: mazoid@gmail.com The development of a comprehensive system diagnostics of electrically driven gas pumping unit Abstract. The composition of the monitoring and diagnosis of technical and energy state of the actuator electrically driven gas pumping unit was shown in the article .

The technique of creating such system was given in the article .

Key words: diagnostic model, electric drive, gas pumping unit .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Одним из наиболее важных факторов любого современного производства является организация безопасного функционирования промышленных объектов и оборудования данного производства. Это возможно только при создании эффективно функционирующей системы управления промышленной безопасности. ОАО «Газпром» в целом является крупнейшим в стране «опасным производственным объектом» (ОПО). Имея широчайшую номенклатуру технологического и вспомогательного оборудования, тысячи километров магистральных и технологических трубопроводов, т.е. те составные части, безопасное функционирование которых ведет к безопасному функционированию всего производства .

Средний возраст энергетического оборудования, эксплуатируемого на компрессорных станциях Газпром, превосходит 20 лет. В связи с этим, во избежание возникновения аварийной ситуации, большое внимание должно уделяться определению технического состояния энергетического оборудования. Для решения этой задачи, а так же во избежание возникновения аварийной ситуации на компрессорных станциях (КС), большое внимание должно уделяться определению технического состояния энергетического оборудования. Ключевым звеном любой КС является газоперекачивающий агрегат (ГПА). В настоящее время работы по диагностике электрических газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА) ведутся в двух направлениях: вибрадиагностика ЭГПА и непосредственная инструментальная диагностика электрического двигателя. Однако получаемой информации не достаточно, поскольку данные виды диагностики не дают полного представления о техническом и энергетическом состоянии газоперекачивающего агрегата .

Эксплуатация ЭГПА с неудовлетворительными техническими и энергетическими показателями ведет к дополнительным эксплуатационным расходам и может привести к аварийным ситуациям со стороны синхронного двигателя (СД), являющегося приводным механизмом и со стороны нагнетателя (Н), являющегося рабочим механизмом. Это приведет к существенным материальным затратам по восстановлению нормального функционирования данного объекта .

Создание системы мониторинга и диагностики технического и энергетического состояния приводного механизма ЭГПА является задачей технически актуальной и экономически целесообразной. Разработка и создание технических средств контроля, защиты и диагностирования СД повысит надежность эксплуатации, как самого двигателя, так и всего ЭГПА в целом .

Для решения этих задач целесообразно создание стационарной системы комплексного диагностического обследования ЭГПА, а также разработка методики и комплекс мероприятий по проведению данного типа работ .

Комплексная система диагностирования ЭГПА включает с себя:

1. Математическую модель синхронного двигателя .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

2. Математическую модель редуктора .

3. Математическую модель нагнетателя .

4. Математическую модель трубопроводной обвязки нагнетателя ЭГПА .

5. Объединение математических моделей элементов в одну математическую модель ЭГПА с учетом упругих связей .

При создании таких моделей учитывается совместное влияние механических и электрических переменных друг на друга и их влияние на техническое состояние агрегата .

Каждый элемент (двигатель, редуктор, нагнетатель, ТПО) уникален и его параметры существенно меняются в процессе работы, эксплуатации и технического обслуживания. Поскольку, описание процессов протекающих в предлагаемых элементах сложно и зачастую не всегда возможно, то для решения поставленных задач целесообразно использовать комбинацию методов эконометрического анализа и методов математического описания рассматриваемых процессов .

В основе системы диагностического обследования ЭГПА лежат математические модели элементов в тензорной форме, поскольку использование таких моделей позволяет оценивать энергетическое состояние элементов наилучшим образом в силу того, что они входят в состав моделей в явной форме. Модель нагнетателя основывается на использовании расчетов его напорных и расходных характеристик, а также на экспериментальных данных диагностических обследований трубопроводных обвязок центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов .

Целью предлагаемой работы является разработка системы мониторинга и диагностирования технического состояния приводного двигателя ЭГПА, механической части ГПА, т.е. нагнетателя и редуктора, а также разработка и внедрение технических средств защиты и диагностики данного оборудования .

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

– разработка диагностической модели, позволяющей по измеряемым и вычисляемым параметрам и переменным производить оценку и прогнозирование технического состояния электрического двигателя;

– разработка диагностической модели позволяющей по измеряемым параметрам и переменным производить оценку технического состояния механических элементов ГПА;

– разработка диагностической модели позволяющей по измеряемым параметрам, переменным и набору статистических данных осуществлять прогнозирование технического состояния нагнетателя и редуктора;

– разработка диагностической модели позволяющей по измеряемым параметрам и переменным производить оценку технического состояния ТПО;

<

Состояние и перспективы развития электротехнологии

– разработка диагностической модели позволяющей по измеряемым параметрам, переменным и набору статистических данных осуществлять прогнозирование технического состояния ТПО в целом, а так же ее отдельных элементов;

– разработка диагностической модели, позволяющей производить оценку энергетического состояния электрического двигателя и его влияния на энергосистему .

Захаров Алексей Михайлович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mazoid@gmail.com Захаров Михаил Алексеевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mazoid@gmail.com Захаров Петр Алексеевич, ООО «Газпром ПХГ», e-mail: mazoid@gmail.com

–  –  –

Особенности моделирования процессов испытаний материалов Аннотация. Показана зависимость момента сопротивления движению в процессе испытаний материалов на разрывной машине от параметров тестируемого образца и нагружающего механизма. Разработана структурная схема кинематики разрывной машины, учитывающая влияние этих факторов на условия работы приводного двигателя .

Ключевые слова: разрывная машина, испытания, электропривод .

–  –  –

Simulation of materials testing Abstract. Dependence of the resistance moment to the movement in the course of tests of materials by tensile testing machine from parameters of the tested sample and the loading mechanism has been shown. Tensile testing machine kinematic's block diagram considering influence of these factors on operating conditions of the driving engine is developed .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

Key words: tensile testing machine, tests, electric drive .

Наиболее распространенными установками испытательной техники являются разрывные машины (РМ), обеспечивающие проведение механических испытаний разнообразных материалов, в ходе которых определяются их физико-механические свойства .

Конструктивные элементы РМ в процессе проведения испытаний подвергаются разнообразным нагрузкам, что приводит к их упругим деформациям. На рис. 1 показаны виды деформации отдельных элементов разрывной машины, характерные для большинства нагружающих механизмов испытательной техники, в которых приводной двигатель М нагружает образец 2 посредством ходового винта 3 через редуктор Р .

Рис. 1. Характер деформации элементов РМ:

1 – подвижная траверса; 2 – образец; 3 – ходовой винт; 4 – двигатель Агрегаты испытательной техники с точки зрения силового взаимодействия узлов представляются достаточно сложными устройствами. На рис. 2 приведена расчетная силовая схема соединения винт-гайка, обеспечивающего получение поступательного движения траверсы РМ .

где =arctg h D – угол наклона рабочей поверхности ходового винта, град (h, D – шаг и диаметр ходового винта, м) .

Сила сопротивления движению FX =FYh D .

С учетом приведенных соотношений условие силового равновесия ходового винта: FM =FX ±FTPcos (знак «» определяется направлением движения траверсы, а точнее процессом нагружения (знак «+») или разгружения (знак «–») образца) .

Дополнительно необходимо учитывать и пассивный характер силы трения, возникающей в механизме разрывной машины.

Оценка влияния этого фактора может осуществляться посредством логического блока вычисления скорости траверсы VT, реализующего следующий алгоритм:

–  –  –

где k * =k TP cos – приведенный коэффициент трения; m – суммарная ТР масса траверсы и образца, кг .

Очевидно, что РМ представляет собой достаточно сложную многомассовую систему, анализ которой с учетом всех взаимодействующих факторов представляет собой достаточно сложную задачу. Однако для Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками большинства средств испытательной техники характерен значительный запас по прочности и жесткости отдельных конструктивных элементов РМ, чем достигается минимальное влияние характеристик механизма на результаты испытаний. Поэтому при исследовании влияния процессов на условия работы приводного механизма достаточно учитывать только жесткость испытуемого образца, а в некоторых РМ, и жесткость силоизмерителя .

Исходя из таких, в достаточной степени эвристических предположений, можно представить расчетную схему испытательной машины (рис. 3) (PЭ – релейный элемент, учитывающий характер изменения сил трения в винтовом сочленении; J* – приведенный к валу двигателя, суммарный момент инерции механизма, кгм ; i – передаточное число редуктора; С – жесткость образца (или эквивалентная жесткость системы «образец-силоизмеритель»), Н/м, F – коэффициент вязкого трения, Нс/м;

– приведенный момент сопротивления РМ, Нм MY* ( MY *=FYh 2i +DFTP 2i ) .

–  –  –

Вполне очевидно, что в процессе испытаний происходит изменение приложенного к валу двигателя момента MY*, что не может не влиять на работу двигателя и системы управления .

Ширяев Александр Николаевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: shiryaev_aleksandr@mail.ru Модернизация электропривода машины для испытания асфальто-бетонных материалов Аннотация. Рассмотрена конструкция испытательной установки машины ДТСдля испытания образцов из асфальто-бетонных материалов. Показана целесообразность замены электропривода постоянного тока частотно-регулируемым электроприводом переменного тока .

Ключевые слова: испытательная машина, конструкция, электропривод .

–  –  –

Abstract. Structure of the testing machine for asphalt materials' samples testing is considered. Expediency of direct current electric drive's replacement by the Variable Frequency Drive (VFD) of alternating current has been shown .

Key words: testing machine, structure, electric drive .

В настоящее время большинство машин для испытания материалов снабжены электроприводом постоянного тока, который является морально устаревшим. Актуальной является его замена частотнорегулируемым электроприводом переменного тока .

Фотографический снимок испытательной установки машины для испытания асфальто-бетонных материалов ДТС-06-50/50 приведен на рис. 1 .

Машина ДТС-06-50/50 с наибольшей предельной нагрузкой 50 кН, производства ООО «Тестсистемы» г. Иваново, предназначена для испытания образцов из асфальто-бетонных материалов на сжатие, а также определения предела прочности при расколе и характеристик сдвигоустойчивости в соответствии с методами, изложенными в ГОСТ 12801-98 .

Принцип работы машины основан на принудительном деформировании образца при одновременном измерении нагрузки, прикладываемой к образцу, и соответствующей ей величины деформации образца .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

Рис. 1. Установка испытательная машины ДТС-06-50/50:

1 – нижний стол с датчиком силы; 2 – верхний стол; 3 – колонны; 4 – ходовой винт; 5

– траверса подвижная; 6 – мотор-редуктор; 7 – датчик обратной связи;

8 – электродвигатель; 9 – частотный преобразователь; 10 – вентилятор Испытываемый образец устанавливается на стол 1, подвижная траверса получает вертикальное перемещение вниз от ходового винта 4. При соприкосновении с верхним столом 2 образец нагружается, нагрузка передается на упругий элемент датчика силы. При разрушении образца нагрузка регистрируется на дисплее пульта оператора .

После разрушения образца, подвижная траверса 5 автоматически возвращается в исходное положение .

Механизм нагружения состоит из двух траверс, которые связаны при помощи колонн 3. Колонны 3 свободно перемещаются в стаканах, закрепленных на верхней плите основания. Нижняя траверса 5 приводится в движение при помощи ходового винта 5 .

Модернизированный привод ходового винта включает в себя моторредуктор 6 с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем 8. Моторредуктор размещен в нижней части основания и крепится к верхней плите основания с помощью кронштейна .

Частотный преобразователь 9 FR-E720S-050-EC, поставляемый ЗАО «НТЦ Приводная техника», смонтирован на электропанели, установленной внутри основания .

Для управления процессом испытаний на ходовом винте установлен фотоэлектрический датчик обратной связи 7, выполняющий функции датчика положения и датчика скорости. Охлаждение электродвигателя 8 при

Состояние и перспективы развития электротехнологии

его работе в зоне низких скоростей осуществляется вентилятором 10 на боковой поверхности корпуса машины .

Деформирование (сжатие) образца осуществляется за счет перемещения верхней опоры разрушающего устройства, производимого подвижной траверсой 5 установки испытательной. При этом сигналы от датчика силы и датчика перемещения поступают в систему измерения параметров испытания параллельно так, что в каждый момент деформирования образца фиксируется текущее значение нагрузки на образец и соответствующее ему значение деформации, определяемое по величине перемещения верхней опоры .

По результатам испытания образца определяется работа (Дж), затраченная на разрушение .

Для определения предела прочности при расколе образца машина снабжена приспособлением для испытания на изгиб (рис. 2) .

Рис. 2. Испытания на изгиб: 1 – испытываемый образец; 2 – приспособление для испытания на изгиб; 3 – датчик силы Использование в механизме нагружения машины асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором позволило существенно снизить стоимость ее испытательной установки .

Замена электропривода постоянного тока частотно-регулируемым электроприводом переменного тока с преобразователем FR-E720S-050-EC и фотоэлектрическим датчиком обратной связи позволила существенно расширить функциональные возможности машины и обеспечить современное документирование результатов испытаний .

Ширяев Александр Николаевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: shiryaev_aleksandr@mail.ru Белышев Алексей Владимирович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: shiryaev_aleksandr@mail.ru Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 E-mail: lebedev@drive.ispu.ru, klgn@drive.ispu.ru Характеристики стандартных распределений корней в синтезе систем управления для электромехатронных модулей Аннотация. Получены выражения характеристических полиномов, отвечающих распределению корней по Бесселю и приведенных к заданной полосе пропускания для использования при практических расчетах параметров регуляторов и наблюдателей в системах управления .

Ключевые слова: системы управления, электропривод .

–  –  –

Performances of standard distributions of roots in synthesis of control systems for electromechatronic modules Abstract. The obtained expressions of characteristic polynoms responsible for Bessel root distribution and adjusted to the present band pass can be used in practical calculations of regulators and observers in control systems .

Key words: control systems, electric drive .

Исследование распределения корней характеристического уравнения обусловлено использованием в электромехатронных модулях функциональных элементов с модальными свойствами .

Как следует из анализа систем с электромехатронными модулями [1, 3], следует рассмотреть характеристики распределения со 2-го по 5-й порядок. Стандартные значения распределений по Бесселю, Баттерворту и Баттерворту-Томсону приведены в [4], нормирование корней бинома Ньютона выполнены в [6]. Для этих вариантов получены нормированные временные характеристики, по которым, зная заданное время регулирования, можно определить среднегеометрический корень для расчета параметров характеристического полинома, а по нему и параметры модулей. Но для многих случаев (астатические системы и т.д.) понятие «время регулирования» не определено. Более универсальным, Состояние и перспективы развития электротехнологии чем «время регулирования» для динамики является требование обеспечения полосы пропускания [2, 5] .

Произведен анализ ЛАЧХ и ЛФЧХ различных распределений при относительной частоте '=/0, (1) где 0 – среднегеометрический корень распределения .

Среднегеометрический корень может быть определен по заданной полосе пропускания [2]:

–  –  –

где '-3дБ, '-90o – относительные частоты пересечения границ .

Характеристики показывают, что нормирование по уровню 3 дБ соответствует полосе пропускания только для систем 2-го порядка, для систем более высокого порядка полосу пропускания системы определяют по ЛФЧХ. На рис. 1 показаны графики для n=4 времени группового запаздывания ( t z ). С точки зрения группового времени запаздывания, максимальные результаты по ширине зоны постоянства в полосе пропускания и минимальное относительное отклонение имеет распределение Бесселя .

Для заданной полосы пропускания – 10 Гц получены (с учетом (2)) переходные характеристики; на рис. 2 показаны характеристики для n=4 .

Анализ результатов показывает, что максимальные результаты по монотонности и быстродействию при порядках систем от второго до пятого показывает распределение Бесселя .

В случае жестких требований к отсутствию перегулирования при синтезе систем позиционирования следует выбирать распределение по биному Ньютона, это распределение незначительно проигрывает Бесселю только в быстродействии .

Для удобства применения распределения по Бесселю при синтезе компонентов электромехатронных модулей перейдем от нормированных характеристических полиномов к абсолютным характеристическим полиномам, приведенным к заданной полосе пропускания (табл. 1) .

Исследования подтверждают правомерность выбора в качестве критерия настройки динамики электромехатронных модулей полосы пропускания, а не времени регулирования, которое, как критерий, имеет неопределенность с точки зрения ошибки регулирования .

Таким образом, настройка динамики электромеханотронных модулей на распределение корней характеристического уравнения замкнутой системы по Бесселю не только дает преимущества перед другими распределениями по быстродействию и монотонности, но и обладает уникальныМетоды анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками ми свойствами, обеспечивающими минимальные искажения при реализации сигналов управления перемещением исполнительного органа .

Рис. 1. Нормированное время группового запаздывания Рис. 2. Переходные характеристики, приведенные к полосе пропускания Таблица 1. Приведенные к полосе пропускания полиномы Бесселя n 0 Характеристические полиномы Бесселя пр s2 +2,2030s+1,6190 пр 0,9 s3 +3,4170s2 +4,8670s+2,7713 пр 0,74 s4 +4,7300s3 +10,0690s2 +11,1143s+5,2580 пр 0,65 s5 +6,1790s4 +17,820s3 +29,363s2 +21,210 s+11,215 Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 14-19-00972) .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Литература

1. Колганов А.Р., Лебедев С.К., Гнездов Н.Е. Современные методы управления в электромеханотронных системах. Разработка, реализация, применение. – Иваново: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». 2012. – 256 с .

2. Глазунов В.Ф., Лебедев С.К., Гнездов Н.Е. Многосвязные электромеханотронные системы с нежесткой механикой. – Иваново: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». 2013. – 224 с .

3. Лебедев С.К., Коротков А.А. Алгоритмы синтеза наблюдателей нагрузки электропривода. // Вестник ИГЭУ. – 2009. – №3. – С. 5-8 .

4. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров. – М.: Мир. 1984. – 320 с .

5. Лебедев С.К., Гнездов Н.Е., Коротков А.А. Выбор параметров стандартных распределений при синтезе электроприводов. // Вестник ИГЭУ. – 2008. – №3. – С .

14-16 .

6. Лебедев С.К., Колганов А.Р. Исследование характеристик стандартных распределений корней характеристических уравнений для электромехатронных систем позиционирования. // Вестник ИГЭУ. – 2014. – №6. – С. 57-62 .

Лебедев Сергей Константинович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: lebedev@drive.ispu.ru Колганов Алексей Руфимович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: klgn@drive.ispu.ru Гнездов Николай Евгеньевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: drive@drive.ispu.ru Зенкин Дмитрий Михайлович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: drive@drive.ispu.ru

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 E-mail: lebedev@drive.ispu.ru, klgn@drive.ispu.ru Исследование регуляторов положения электромехатронных систем Аннотация. Исследованы характеристики и выработаны рекомендации по применению в составе систем комбинированного управления электромехатронных модулей регуляторов положения (статического, с астатизмом 1-го и 2-го порядков), настроенных на динамику по Бесселю с учетом заданной полосы пропускания системы .

Ключевые слова: системы управления, электропривод .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

–  –  –

Analysis of regulators of position electromechatronic systems Abstract. Performances are examined and recommendations about application as a part of systems of the combined control electromechatronic modules of regulators of a position (static, astatic with a number of 1st and 2nd usages), adjusted on dynamics on the Bessel taking into account the set pass band of system are produced .

Key words: control systems, electric drive .

Электромехатронные системы с асинхронными, синхронными двигателями и преобразователями частоты позволяют обеспечить технологическое оборудование конкурентоспособными характеристиками. Области применения электромехатронных модулей с системами позиционирования: от запорных, дозирующих и регулирующих аппаратов трубопроводных систем в энергетике, нефтегазовой отрасти, жилищнокоммунальном хозяйстве до космических и оборонных технологий .

Наиболее широко используют электромехатронные модули позиционирования в станкостроения и робототехнике, то есть в отраслях, которые являются ключевыми, как в Российской Федерации, так и во всех развитых странах мира [1] .

На рис. 1 показана структура системы позиционирования с регулятором положения (РП) и входным фильтром с передаточной функцией ( Wf (s) ), электромехатронный модуль представлен моделью «жесткой»

механики и инерционностью контура момента привода (КМ) .

Рис. 1. Система позиционирования электромехатронного модуля Такие системы применяют в составе систем комбинированного управления с компенсацией возмущений [2], но могут они работать и Состояние и перспективы развития электротехнологии самостоятельно в силу высокой эффективности снижения ошибки регулирования при действии возмущения .

На рис. 2 показаны рассматриваемые варианты регуляторов положения: П(Д) регулятор формирующий статическую систему позиционирования; ПИ(Д) регулятор дает систему с астатизмом 1-го порядка; ПИ2И(Д) регулятор обеспечивает модулю 2-й порядок астатизма. Предлагается использовать модифицированные регуляторы, особенностью которых является замены канала дифференцирования дополнительной обратной связью по скорости, которая может быть получена как с датчика, так и с наблюдателя состояния (на рис. 1, 2 связь показана пунктиром) .

Рис. 2. Варианты регулятора положения

Синтез регуляторов (расчет параметров регуляторов и входных фильтров) произведен с пренебрежением инерционность КМ в силу малости постоянной времени контура современных модулей. Настройка динамики осуществлена с использованием распределения корней по Бесселю, которое обеспечивает монотонность процессов с минимальным перегулированием [3]. Результаты расчетов сведены в табл. 1 .

–  –  –

Теоретические положения, принятые за основу при построении систем, прошли проверку средствами имитационного моделирования в Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками среде Simulink программного комплекса Matlab. Эксперименты проводились на примере модуля манипулятора для металлорежущего станка ( kin =7,94 кг м2, пр =62,8 рад/с, Tкм =0,001 с ) .

Графики на рис. 3 показывают реакцию систем позиционирования с регуляторами положения при ступенчатом изменении нагрузки 1 Н м .

Логарифмические характеристики, представленные на рис. 4, показывают степень ослабления влияния механической нагрузки модулей на характеристики систем .

–  –  –

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 14-19-00972) .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Литература

1. Колганов А.Р., Лебедев С.К., Гнездов Н.Е. Современные методы управления в электромеханотронных системах. Разработка, реализация, применение. – Иваново: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». 2012. – 256 с .

2. Лебедев С.К., Колганов А.Р., Гнездов Н.Е. Комбинированное управление в системах позиционирования с наблюдателями нагрузки. // Вестник ИГЭУ. – 2013. – №3. – С. 41-47 .

3. Лебедев, С.К., Колганов А.Р. Исследование характеристик стандартных распределений корней характеристических уравнений для электромехатронных систем позиционирования. // Вестник ИГЭУ. – 2014. – №6. – С. 57-62 .

Лебедев Сергей Константинович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: lebedev@drive.ispu.ru Колганов Алексей Руфимович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: klgn@drive.ispu.ru Баганов Игорь Юрьевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: drive@drive.ispu.ru

–  –  –

Аннотация. Описаны оборудование и программа наладка и испытаний комплекта тягового электрооборудования карьерного самосвала на малом и полномасштабном стендах. Приведены результаты испытаний, по результатам которых принято решение о проведении полигонных испытаний и изготовлении второго комплекта электрооборудования .

Ключевые слова: тяговый электропривод, карьерный самосвал, испытания .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

–  –  –

Abstract. Equipment and program of adjustment and bench test of electrical equipment set for dump truck are described. Test results are presented. As a result the decision of ground test and making of second electrical equipment set is accepted .

Key words: traction electric drive, dump truck, bench test .

Новые возможности в повышении ресурса и снижения стоимости эксплуатации, а также увеличение грузоподъемности карьерных самосвалов обеспечил переход на электромеханические трансмиссии (ЭМТ) переменного тока, который начался в ОАО «БЕЛАЗ» почти 20 лет назад [1]. Опыт создания ЭМТ для городского автобуса, пропашного и гусеничного тракторов позволил авторам разработать силовую и управляющую части комплекта тягового электрооборудования (КТЭО) карьерного самосвала БЕЛАЗ грузоподъемностью 240 тонн .

КТЭО БЕЛАЗ-240, наряду с общими для тяговых систем электропривода свойствами [2], обладает следующими особенностями:

– регулирование напряжения в звене постоянного тока (ЗПТ) осуществляется по каналу управления током возбуждения генератора. Ограниченное быстродействие синхронного тягового генератора (СТГ) необходимо учитывать при согласовании динамических характеристик элементов силового канала КТЭО;

– принятая структура привода генератора, наличие двух блоков тормозных резисторов (УВТР 1 и 2) для обеспечения тормозных режимов самосвала и относительно небольшая емкость ЗПТ определяют повышенный уровень пульсаций напряжения ЗПТ и различие этих уровней для тяговых и тормозных режимов приводов асинхронных тяговых двигателей (ТАД левого и правого колёс);

– предельные тяговые характеристики ТАДов имеют очень широкие диапазоны регулирования переменных в области ослабления поля (ограничения напряжения) – более 15:1;

– требуемая мощность тормозного режима ТАД (1300 кВт), необходимая для обеспечения движения полностью нагруженного самосвала массой 400 тонн под уклон 10 % со скоростью 30 км/час почти в 2 раза превышает требуемую мощность двигательного режима (700 кВт) на уклоне 10 % со скоростью 10 км/час .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Функциональная схема, состав и конструктивные особенности КТЭО описаны в [3, 4]. Там же описаны синтез алгоритмов управления и результаты их моделирования .

Наладка и испытания КТЭО выполнены в два этапа. На «малом»

стенде в ОАО «НИПТИЭМ» осуществлена пуско-наладка, проверка работоспособности и основных характеристик силового канала и информационных цепей ШПСУ, отладка ПО контроллеров СВТГ (КСВТГ) и силовых преобразователей ТАДов (КСП), проверка функционирования ШПСУ в целом. На втором этапе, проводимом на стенде «БЕЛАЗ на полу» в ООО «Русэлпром-СЭЗ», выполнена пуско-наладка и автономные испытания элементов КТЭО с выходом на их предельные и номинальные режимы работы, отладка и комплексные испытания КТЭО в целом, проверка соответствия его характеристик требованиям технического задания .

Программа комплексных испытаний КТЭО включала в себя:

– снятие предельной статической тяговой и тормозной характеристик в диапазоне рабочих скоростей ТАДов (табл. 1);

–  –  –

– снятие временных диаграмм работы КТЭО в предельных динамических режимах разгона/торможения/реверса скорости в режиме ХХ (рис. 1) и с нагрузками 0,5 и 0,8 от предельной, а также наброса/сброса максимальной двигательной и генераторной нагрузок из режима ХХ на скоростях 200, 500, 1000, 2000, 2900 об/мин; быстродействие приводов характеризуется переходом от предельного тягового к 90 % тормозного момента менее, чем за 2 секунды на любой рабочей скорости;

– нагрузочные испытания КТЭО; успешно пройдены тяговый (оба ТАДа по 700 кВт – длительно) и тормозной (оба ТАДа по 1 МВт – длительно и 1,3 МВт – кратковременно) режимы;

– испытания приводов под управлением контроллера верхнего уровня (КВУ) с имитатором кабины самосвала и сервисной вычислительМетоды анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками ной системой (СВС); отработаны режимы заряда, штатного и аварийного разряда, согласованного управления ТАДами во всех режимах движения, а также реакции на аварийные ситуации и ведение рабочих и аварийных журналов .

Рис. 1. Временные диаграммы реверса привода ТАД с предельным моментом Разработанный комплект тягового электрооборудования успешно выдержал испытания, проведенные согласно утвержденной программе и методике испытаний. В объеме выполненных проверок КТЭО БЕЛАЗ-240 соответствует требованиям технического задания. По результатам испытаний принято решение провести полигонные испытания КТЭО в составе самосвала летом 2015 г. и начать изготовление КТЭО-2 с доработкой конструкции и структуры ШПСУ .

Литература

1. Сахарчук Т.Б. и др. Белорусский автомобильный завод. 1948-2008.; под общ .

ред. П.Л. Мариева. – Минск: Тэхналогiя. 2008. – 448 с .

2. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е., Глебов Н.А. Особенности управления электроприводами транспортных средств с электромеханической трансмиссией // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». Серия: Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика (специальный выпуск). – 2013. – №36 (1009). – С. 278-279 .

3. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е., Журавлев С.В., Сибирцев А.Н. Разработка и исследования комплекта тягового электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 тонн // Труды VIII Международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014. Саранск, 7-9 октября 2014 г. – В 2-х т. – 2014. – С. 261–264 .

4. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е., Журавлев С.В., Сибирцев А.Н. Результаты разработки и испытаний комплекта тягового электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 тонн // Электротехника. – 2015. – №3. – С. 39–45 .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Виноградов Анатолий Брониславович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vinogr_ab@mail.ru Гнездов Николай Евгеньевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: gnezdov@list.ru Журавлев Сергей Вячеславович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: zsergio@mail.ru Сибирцев Андрей Николаевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vector@drive.ispu.ru Монов Дмитрий Александрович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vector@drive.ispu.ru

–  –  –

Настройка каналов измерения и реализации электрических сигналов в тяговом электроприводе Аннотация. Описана методика настройки каналов измерения скорости, фазных токов, напряжения в звене постоянного тока, а также канала реализации напряжения статора, применяемая при создании тяговых электроприводов. В результате погрешность каналов составляет менее 1 % во всем рабочем диапазоне настраиваемых сигналов .

Ключевые слова: измерение электрических сигналов, мёртвое время, тяговый электропривод .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: gnezdov@list.ru Adjustment of measuring and realization channels of electric signals in traction electric drive Abstract. Adjustment technique of speed, phase current, dc link voltage measuring channels and channel of stator voltage realization is described. The Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками technique is implemented in traction electric drive production. As a result inaccuracy of the channels is less than 1% at all work range of adjustable signals .

Key words: electric signals measuring, dead band time, traction electric drive .

Применение тягового электрического привода в общественном и коммерческом (грузовом, промышленном, сельскохозяйственном) транспорте даёт ряд очевидных преимуществ: экономия топлива и снижение вредных выбросов, облегчение управления за счет исключения коробки передач, повышение точностных и динамических характеристик, реализация новых режимов (рекуперация энергии торможения, движение при выключенном ДВС, удержание и плавный старт на уклоне), меньшая зависимость от факторов окружающей среды (высоты над уровнем моря, состава воздуха и т.п.). С участием авторов реализованы проекты по созданию городского автобуса, промышленного и пропашного тракторов, карьерного самосвала [1] .

В качестве базовой в указанных проектах используется оптимальная по потерям векторная система управления с идентификатором параметров [2, 3]. Особенностями данной системы является оценка в реальном времени всех параметров двигателя и коэффициентов алгоритма управления, претерпевающих существенные изменения в связи с изменениями внешних условий и режимов работы привода. Важным условием работоспособности этих алгоритмов является низкая, не более 1 % погрешность каналов измерения токов, напряжений, скорости, а также канала реализации рассчитанного напряжения статора .

Канал измерения напряжения в звене постоянного тока силовых преобразователей (СП) привода в целом имеет приемлемую точность .

Калибровка требуется лишь для сближения показаний датчиков в разных СП, например, приводов мотор-генератора, левого и правого бортов гусеничного трактора [4]. Для этого вводится поправочный коэффициент, на который умножается оцифрованный сигнал напряжения. Коэффициент определяется экспериментально по показаниям внешнего поверенного вольтметра на рабочем уровне напряжения и составлял ±2 % от этого уровня .

Для оценки правильности установки датчика скорости двигателя проверяется крутизна фронтов и чередование импульсов в его сигнале во всем диапазоне скоростей. Сигнал с датчика скорости определяет ориентацию векторной системы управления, ошибка в которой особенно критична в верхней части диапазона .

В отношении каналов измерения фазных токов статора установлено, что в используемых СП SKAI-1, SKAI-2 и SKiiP 4-го поколения (Semikron) их погрешность гиперболически нарастает и внизу рабочего диапазона привода достигает 12, а в некоторых фазах и 18 % (рис. 1). В качестве эталона применялись датчики тока LEM, поверенные калибровочным шунтом, имеющим сертификат государственной службы метрологии. Для повышения точности разработан и реализован нелинейный, но Состояние и перспективы развития электротехнологии достаточно простой алгоритм коррекции измерений, обеспечивший требуемую точность (рис. 1). Суть его заключается не только в умножении оцифрованного сигнала тока на коэффициент коррекции, но и смещение вычисленного результата. Получено, что для датчиков SKAI-1 необходим коэффициент коррекции 0,98..1,02 и смещение 0,4..5,0 А, SKAI-2 – 0,89..0,91 и 0,1..3,0 А, SKiiP – 0,98..0,99 и 0,5..2,5 А соответственно. Для повышения точности применяется также компенсация смещения датчиков тока при инициализации контроллера и online-контроль напряжения смещения канала, соответствующего нулевому значению тока .

Рис. 1. Погрешность датчиков тока SKAI-2 до (сверху) и после (снизу) коррекции измерений Несмотря на небольшое значение длительности «мёртвого» времени в SKAI-1, SKAI-2 и SKiiP, равное 2–4 микросекунды (рис. 2), отсутствие его компенсации вносит неприемлемую погрешность в формируемый вектор напряжения статора и ограничивает его предельные значения. Для преодоления этих недостатков разработан алгоритм и методика настройки пофазной компенсации «мёртвого» времени [5]. Их использование позволило обеспечить формирование напряжения статора с требуемой погрешностью менее 1 %, в том числе на уровнях напряжения в единицы вольт. На рис. 3 представлены осциллограммы фазных токов статора тягового асинхронного двигателя (ТАД), полученные в режиме управления U/f = const с заданием Uz = 2,0 В и fz = 0,5 Гц до и после применения алгоритма компенсации «мёртвого» времени .

Применение описанных методик обеспечило требуемую точность измеряемых и управляющих сигналов и, как следствие, работоспособность алгоритмов систем управления тяговых электроприводов .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками Рис. 2. Зависимость величины «мёртвого» времени от тока статора при частоте ШИМ 4 кГц: 1 – для SKAI-1; 2 – для SKAI-2; 3 – для SKiiP Рис. 3. Осциллограммы токов статора двигателя до (слева) и после (справа) применения алгоритма компенсации «мёртвого» времени Литература

1. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е., Глебов Н.А. Особенности управления электроприводами транспортных средств с электромеханической трансмиссией. // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». Серия: Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика (специальный выпуск). – 2013. – №36 (1009). – С. 278-279 .

2. Виноградов А.Б., Изосимов Д.Б., Флоренцев С.Н., Глебов Н.А. Оптимизация КПД системы векторного управления асинхронным тяговым электроприводом с идентификатором параметров. // Электротехника. – 2010. – №12. – С. 12–19 .

3. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е., Глебов Н.А., Журавлев С.В. Учет потерь и насыщения стали при оптимальном векторном управлении тяговым асинхронным электроприводом // Вестник ИГЭУ. – 2012. – №1. – С. 35-41 .

4. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е., Чистосердов В.Л. Особенности реализации тягового электрооборудования гусеничного промышленного трактора мощностью 160 л.с. // Электротехника. – 2015. – №4 .

5. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. – Иваново: ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». 2008. – 320 с .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Гнездов Николай Евгеньевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: gnezdov@list.ru Виноградов Анатолий Брониславович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vinogr_ab@mail.ru Глебов Николай Алексеевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: n_glv@mail.ru Журавлев Сергей Вячеславович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: zsergio@mail.ru

–  –  –

Аннотация. Представлены результаты разработки, наладки и испытаний системы возбуждения синхронного тягового генератора для электромеханической трансмиссии карьерного самосвала грузоподъемностью 240 тонн. Система обеспечивает энергоэффективное регулирование напряжения в звене постоянного тока с уровнем пульсаций в статике менее 0,5 %, динамической ошибкой 5 % и временем регулирования 0,2 с .

Ключевые слова: тяговый синхронный генератор, система возбуждения, карьерный самосвал .

–  –  –

Research of field system of traction generator with 1550 kilowatts power Abstract. The results of design, adjustment and test of field control system of synchronous traction generator for electromechanical transmission of dump truck with load capacity 240 tons are presented. The system provides energy saving dc link voltage Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками control with ripple level in static less than 0,5 %, dynamic fall 5 % and transient-process time 0,2 second .

Key words: traction synchronous generator, field system, dump truck .

Основным типом трансмиссии в карьерных самосвалах большой грузоподъёмности является электромеханическая трансмиссия переменного тока. Источником электрической энергии, как правило, является синхронный генератор (СТГ) с обмоткой возбуждения. Основной задачей системы возбуждения является автоматическое регулирование напряжения выпрямителя на выходе СТГ (напряжения шины ЗПТ) при его внешнем задании. Специфичными требованиями к системе регулирования возбуждения являются: высокое быстродействие, энергоэффективность и согласованная с нагрузкой работа. Производители таких систем не раскрывают решений указанных задач .

При создании комплекта тягового электрооборудования (КТЭО) карьерного самосвала БЕЛАЗ грузоподъемностью 240 тонн разработана, реализована и исследована система возбуждения тягового генератора (СВТГ) [1]. Генератор представляет собой синхронную машину с электромагнитным возбуждением, оснащенную двумя группами трехфазных обмоток на статоре, сдвинутых на 30 градусов, питающих два неуправляемых выпрямителя .

Силовой преобразователь СВТГ выполнен по схеме: неуправляемый выпрямитель – понижающий DC/DC преобразователь на IGBTинверторе с ШИМ. Для начального заряда ЗПТ при отсутствии возбуждения предусмотрен блок подпитки. Для управления обмоткой возбуждения первоначально использовалась мостовая схема, однако для исключения перенапряжений в ЗПТ СВТГ, обусловленных возвратом накопленной в обмотке возбуждения энергии, выбрана чопперная схема с ШИМ. При этом динамика затухания возбуждения ограничена постоянной времени обмотки возбуждения Tв = 50 мс (определена экспериментально), что повышает важность согласования динамики тяговых приводов колёс с динамикой СВТГ .

Питание выпрямителя блока СВТГ первоначально было выполнено от одной из трехфазных обмоток генератора. После испытаний, для снижения нагрузки на силовые ключи СВТГ решено перейти на нулевую схему. В результате напряжение в ЗПТ СВТГ снизилось с 1100 В до 500900 В в зависимости от нагрузки. Однако при этом встала задача получения информации о напряжении в ЗПТ силовых преобразователей (СП) асинхронных тяговых двигателей (ТАД), поскольку оно питалось по прежней схеме, а датчик напряжения располагается в ЗПТ СВТГ. Чтобы избежать конструктивных изменений, обратная связь контура напряжения была организована по каналу CAN. Кроме того, это позволило реализовать дополнительные защиты в СВТГ по состоянию привода ТАД и УВТР .

Программная проверка достоверности принятой информации обеспечила

Состояние и перспективы развития электротехнологии

устойчивую работу контура регулирования напряжения ЗПТ в реальном времени (период расчета контура 1 кГц) .

Контроллер СВТГ (КСВТГ) выполнен на базе DSP TMS320F2808 .

Система управления возбуждением СТГ включает в себя последовательно-подчинённые контуры с ПИ-регуляторами тока возбуждения и напряжения ЗПТ. Для снижения потерь в силовых элементах КТЭО задание напряжения в ЗПТ изменяется в зависимости от потребляемой ТАДами мощности. С целью минимизировать динамические провалы напряжения ЗПТ при резком переходе КТЭО из генераторного в двигательный режим внешний контур системы управления СТГ работает либо в режиме регулирования напряжения ЗПТ, либо в режиме регулирования ЭДС .

При настройке системы управления СВТГ приходилось искать компромисс между минимизацией пульсаций регулируемого напряжения ЗПТ в статике и видом и быстродействием его переходного процесса, как по управлению, так и по возмущению. Установлено, что существенное влияние оказывают как абсолютные значения постоянных времени настраиваемых контуров, так и их соотношение. Искомый компромисс обеспечили значения постоянных времени 100 мс в контуре тока и 80 мс в контуре напряжения .

Снятие статических характеристик СТГ, выполненное на уровнях напряжения 8001100 В, не только подтвердило работоспособность системы, но и позволило установить зависимости пульсаций регулируемого напряжения от уровня нагрузки (рис. 1). Уровень пульсаций определялся как отношение среднего по модулю отклонения напряжения Ud к его среднему значению на отрезке в 1 с. С учетом этих данных была скорректирована зависимость задания напряжения в ЗПТ от потребляемой ТАДами мощности .

Динамические характеристики системы определены путем наброса/сброса нагрузки, формируемой с помощью УВТР в диапазоне от нуля до номинальной (1550 кВт), с разными темпами изменения мощности нагрузки (dP/dt). При обработке данных определены зависимости провала напряжения в звене (dU) от темпа изменения мощности (dP/dt) при набросе нагрузки, а также заброса Ud от dP/dt при сбросе нагрузки (рис. 2). Заброс ограничен значением 50 В, благодаря работе УВТР. На основе полученных зависимостей динамика изменения мощности приводов ТАД ограничена на уровне 7000 кВт/с. При этом время отработки ступенчатого наброса/сброса номинальной нагрузки СТГ не превышает 0,2 с с провалом напряжения около 50 В .

При проверке работоспособности силовой части КТЭО в целом, успешно выполнен выход на предельные режимы по скоростям и моментам при одновременной работе СВТГ, силовых преобразователей обоих ТАДов и УВТР. В ходе проверки взаимодействия контроллеров ШПСУ с контроллером верхнего уровня отработаны режимы заряда, штатного и аварийного разряда, согласованного управления ТАДами во всех режиМетоды анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками мах движения, а также реакции на аварийные ситуации и ведение рабочих и аварийных журналов .

–  –  –

Рис. 2. Зависимости провала (1) и заброса (2) напряжения в ЗПТ ТАД от времени изменения мощности ТАД от 0 до номинальной Литература

1. Виноградов А.Б., Гнездов Н.Е. Система возбуждения тягового генератора электромеханической трансмиссии карьерного самосвала грузоподъемностью 240 тонн. // Вестник ИГЭУ. – 2015. – №1. – С. 36-41 .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Виноградов Анатолий Брониславович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vinogr_ab@mail.ru Гнездов Николай Евгеньевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: gnezdov@list.ru Сибирцев Андрей Николаевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vector@drive.ispu.ru УДК 681.518.3 А.С. УШКОВ, ассистент, А.Р. КОЛГАНОВ, д.т.н., профессор Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 E-mail: taugrin@gmail.com Преимущества применения многофазных корректоров коэффициента мощности в составе асинхронного электропривода Аннотация. Повышение энергоэффективности асинхронного электропривода возможно при введении в его состав корректора коэффициента мощности (ККМ). Существуют различные схемотехнические решения по реализации ККМ. В статье показано, что наибольший эффект повышения коэффициента мощности и улучшения электромагнитной совместимости электропривода достигается при использовании многофазных ККМ .

Ключевые слова: асинхронный электропривод, корректор коэффициента мощности, система управления .

A.S. USHKOV, assistant, A.R. KOLGANOV, Doctor of Engineering, professor Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: taugrin@gmail.com The advantages of using multi-phase power factor correctors as part of an induction motor electric drive Abstract. Improving the energy efficiency of the asynchronous electric possible with the introduction of its constituent power factor corrector (PFC). There are various schematic solutions for the implementation of PFC. The article shows that the greatest effect of increasing the power factor and improve EMC of electric drive is achieved using multi-phase PFC .

Key words: induction motor drive, power factor corrector, control system .

Входной каскад цепи электропривода без корректора коэффициента мощности (ККМ) очень похож на источник питания (ИП) с конденсатоИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-19-00972) .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками ром большой емкости, сглаживающим выпрямленный постоянный ток из электросети .

Источники питания без ККМ создают мощные импульсные помехи по электросети для параллельно включенных электроприборов. Международная электротехническая комиссия (МЭК) или IEC (International Electrotechnical Commission) и международная организация по стандартизации или ISO (International Organization for Standardization) устанавливают ограничения на содержание и уровни гармоник во входном токе вторичных источников электропитания .

Типовой ИП имеет на входе сетевой выпрямитель и сглаживающий конденсатор, являющийся реактивной нагрузкой для диодного моста и питающей сети. Такой ИП потребляет мощность от сети только в то время, когда напряжение, подаваемое с выпрямителя на сглаживающий конденсатор, превышает напряжение на этой емкости. На практике это время составляет примерно 25 % от периода сетевого напряжения. В оставшиеся три четверти периода мощность от сети не потребляется, так как нагрузка питается от сглаживающего конденсатора. Это приводит к тому, что мощность подается в нагрузку только на пиках напряжения, а потребляемый ток имеет форму короткого импульса и содержит много мощных гармоник .

Корректор коэффициента мощности уменьшает среднеквадратичное значение потребляемого от сети тока и обеспечивает равномерное потребление мощности практически в течение всего периода сетевого напряжения при резком уменьшении гармонических составляющих тока во входной цепи. Таким образом, применение ККМ в структуре асинхронного электропривода (АЭП) является одним из наиболее простых и дешёвых способов улучшения гармонического состава потребляемого из сети тока, а также повышения энергосбережения. Силовая часть АЭП с двухфазным ККМ представлена на рис. 1 Все ИП передают некоторую часть энергии коммутации на линию электропитания через пульсирующую компоненту тока. Она может различаться в зависимости от того, в каком режиме работает ККМ. Например, в случае ККМ с переходным режимом величина пульсирующей компоненты составляет 200 %, а в случае ККМ с режимом непрерывного тока величина пульсирующей компоненты 60 %. Хотя при этом происходит улучшение на 10 дБ, такой результат достигается за счет вольтодобавочного индуктора большей величины. Независимо от выбранного подхода необходим фильтр электромагнитных помех в той или иной форме .

.

ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (МЭК 61000-3-2:2005). Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2007 .

ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения .

– М.: Стандартинформ, 2006 .

Если мы соберем две идентичные схемы ККМ, каждая из которых будет работать со сдвигом по фазе 180°, то комбинированная пульсирующая двухступенчатая компонента тока окажется значительно меньше, чем пульсирующая компонента для единственного каскада при той же полной мощности. Таким образом, можно будет использовать существенно меньший входной фильтр электромагнитных помех. При работе двух каскадов с продолжительностью рабочего цикла в точности 50 % пульсирующая компонента уменьшается до нуля! При различной продолжительности рабочих циклов ослабление пульсирующей компоненты будет меньше, но все же останется весьма существенным .

Работа двух идентичных каскадов со сдвигом по фазе 180° называется чередованием фаз, что на практике обеспечивается либо благодаря современным специализированным микросхемам, либо с помощью микроконтроллеров, на которых реализованы алгоритмы системы управления ККМ .

Преимущество многофазности состоит в уменьшении пульсирующей компоненты выходного тока. Это позволяет использовать меньший выходной конденсатор или иметь меньшую токовую нагрузку при прежнем выборе конденсатора, что приводит к увеличению срока эксплуатации и более высокой надежности. Другое преимущество состоит в том, что можно использовать два меньших компонента вместо одного большого. К таким компонентам относятся вольтодобавочный индуктор, мощный полевой МОП-транзистор и силовой диод. Меньшие размеры этих компонентов позволяют получить более распределенную топологию печатной платы, что обеспечивает лучшее рассеяние тепла различными мощными компонентами и более низкий профиль систем питания .

Многофазность также позволяет получить более высокую мощность, чем это практически достижимо при однофазной архитектуре. Для двух уже существующих однофазных схем ККМ мощностью 250 Вт можно

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

легко реализовать чередование фаз, быстро разработав на основе тех же компонентов схему ККМ мощностью 500 Вт .

Литература

1. Нейдорф Б. Многофазность позволяет покорить новые высоты. // Электроника Инфо. – 2009. – №4 .

2. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОНПресс. 2005. – 416 с .

Ушков Александр Сергеевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: taugrin@gmail.com Колганов Алексей Руфимович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: klgn@drive.ispu.ru

–  –  –

Дифференциальные преобразования в D-пространстве нанотехнологий Аннотация. Показано, что ускорения наночастиц даже в слабых электромагнитных полях имеют чрезвычайно большую величину. Получены тензорные уравнения электромеханических процессов при произвольной величине ускорений .

Ключевые слова: нанотехнология, идентификация, тензоры .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: bor403@yandex.ru Differential Transformations in D-space in nanotechnology Abstract. It is shown that the acceleration of the nanoparticles, even in weak electromagnetic fields are extremely large value. Obtained tensor equations of electromechanical processes for an arbitrary value of accelerations .

Key words: nanotechnology, identification, tensors .

Движение свободных заряженных частиц (ионов) происходит с очень большими ускорениями даже в слабых электрических полях. Оценку величины таких ускорений можно получить следующим образом. Если к концам Основной вывод заключается в том, что в D-пространстве скорость света не обязательно должна входить в уравнения движения .

Литература

1. Курнышев Б.С. Плотность электрического заряда. // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2013. – №3 .

2. Курнышев Б.С. Идентификация и управление в нанотехнологиях. // Сборник трудов МНТК «Состояние и перспективы развития электро и теплотехнологии»

(ХVIII Бенардосовские чтения). – 2015 .

3. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров; пер. с англ. / под ред. И.Г. Арамановича, А.М. Березмана. – М.: Наука. 1973 .

Курнышев Борис Сергеевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: bor403@yandex.ru Якубенко Александр Валерьевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», тел. 8-915-810-8372 Хангулиев Агабаба Хангулу оглы, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», тел. 8-915-844-8966

–  –  –

Идентификация и управление в нанотехнологиях Аннотация. Показано, что в нанотехнологиях время является физическим объектом. Время математически может быть представлено тензорным полем, ни при каких условиях не может обратиться в нуль, то есть исчезнуть бесследно. Этот факт представляет собой основной закон сохранения .

Ключевые слова: нанотехнология, идентификация, тензоры .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

–  –  –

Дифференциалом (первым, полным дифференциалом) функции t=f(tn0, tn1, tn2, tn3 ) является главная линейная часть приращения (5), то есть с учётом (4):

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

–  –  –

ричная составляющие тензора uik )). Асимметричность тензоров Gik и uik обусловлена анизотропией D-пространства .

Функция =uik uik gik wik +ik vik есть абсолютный скаляр в D-пространстве. Варьирование t2 t2

–  –  –

(имеют размерность угловой скорости, т.к. определены через переменные dtn0, dt n1, dtn2, dtn3, имеющие размерность времени) .

Основной вывод состоит в том, что полный дифференциал Dt является физическим объектом, который ни при каких условиях и нигде не может обратиться в нуль, то есть исчезнуть бесследно. Этот факт представляет собой основной закон сохранения (времени) и математически может быть кратко выражен безразмерным неравенством 1, (10) которое означает принципиальную неуничтожимость абсолютного скаляра =(tn, tn, tn, tn ) и, следовательно, времени .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Курнышев Борис Сергеевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: bor403@yandex.ru

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 E-mail: solm@drive.ispu.ru, sma24sma@yandex.ru Управление вытяжкой полотна в системе электропривода непрерывного агрегата Аннотация. Показана зависимость вытяжки ткани в системе поточной линии при стабилизации его на входах зон обработки. Разработаны структурные схемы систем электроприводов, обеспечивающих управление вытяжкой ткани в зависимости от ее плотности .

Ключевые слова: ткань, вытяжка, электропривод .

–  –  –

Abstract. A fabric stretching on the production line system with stabilization of operating regions’ inputs has been shown. Electric drive systems’ structures which provide control of fabric stretching depending on its density are developed .

Key words: fabric, stretching, electric drive .

Одним из важных экономических показателей производства и технологических показателей готовой ткани является ее бытовая усадка, величина которой зависит от вытяжки, получаемой полотном в процессе его непрерывной обработки на поточных линиях. Величина вытяжки существенно зависит от импульса действующего натяжения, создаваемого разностью скоростей транспортирующих полотно валковых пар и действующих на него сил сосредоточенного и распределенного трения [1] .

Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

В многовалковых технологических зонах обработки ткани стабилизация ее натяжения не обеспечивает стабилизацию вытяжки, так как за время прохождения через участок регулируемого натяжения ткань не успевает освободиться от вязкой составляющей деформации, которая непрерывно накапливается при последовательном прохождении полотном зон деформации, в которых действуют технологические возмущения (рис. 1) .

Рис. 1. Эпюры натяжений F и вытяжки в зонах обработки поточного объекта:

1–3 – зоны обработки ткани Таким образом стабилизировать вытяжку ткани возможно установкой устройств, компенсирующих указанные возмущения. Это могут быть локальные системы электроприводов направляющих роликов, построенные на базе моментных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, регулируемых в функции натяжения полотна на выходе зоны обработки [1] .

В качестве недостатка традиционного способа существующих систем стабилизации натяжения ткани в поточных линиях необходимо отметить их невозможность обеспечить заданную вытяжку в условиях действующих вариаций вязкоупругих свойств ткани, обусловленных сменой кусков, из которых сшивается партионными или кусковыми швами непрерывное полотно. При этом реакция системы стабилизации натяжения направлена на изменение соотношения скоростей смежных с зоной деформации электроприводов, а, следовательно, и вытяжки полотна .

Таким образом, полотно, имеющее большую плотность и модуль упругости, будет иметь большее натяжение и система ведомого электропривода, обеспечивая его стабилизацию, уменьшит вытяжку полотна, а менее плотное еще больше растянет .

Система стабилизации вытяжки обычно строится на основе информации о длине материала на входе и выходе зоны деформации, снимаемой с импульсных датчиков [2]. В этом случае (рис. 2) натяжение полотна задается сигналом, снимаемым с выхода измерителя вытяжки .

При этом система стабилизирует вытяжку полотна независимо от его Состояние и перспективы развития электротехнологии плотности и упругих свойств, которые изменяются в связи с формированием непрерывного полотна из кусков разной плотности .

Рис. 2.

Функциональная схема системы электропривода, регулирующей вытяжку полотна:

1 – технологическая зона обработки полотна; 2, 3 – соответственно датчик и регулятор натяжения полотна; 4, 5 – соответственно силовые преобразователи ведомого и ведущего электроприводов; 6, 7 – соответственно регулятор и измеритель вытяжки полотна Рис. 3. Функциональная схема системы электропривода для регулирования вытяжки полотна в функции плотности его кусков:

1 – датчик натяжения F полотна; 2, 3 – соответственно ведомый и ведущий электроприводы; 4 – измеритель вытяжки полотна Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками Как правило, система электропривода в этом случае строится на принципах подчиненного регулирования с контурами стабилизации тока и скорости электродвигателя, натяжения и вытяжки. Однако такой принцип построения не учитывает разное значение плотности кусков ткани. При этом куски полотна, имеющие большую плотность, будут создавать в зоне деформации большее натяжение, что вызовет при заданном значении вытяжки уменьшение натяжения и увеличение плотности .

На рис. 3 представлена функциональная схема системы электропривода, обеспечивающая регулирование вытяжки в зависимости от плотности кусков полотна .

Здесь сигнал, снимаемый с измерителя вытяжки 4, используется для вычисления модуля упругости полотна E, сравниваемого с заданным значением E0. Сигнал ошибки ( E0 -E ), учитывающий отклонение жесткости полотна, изменяет скорость V1, регулируя вытяжку в зависимости от его плотности .

Литература

1. Глазунов В.Ф., Прокушев С.В. Автоматизация оборудования для непрерывной обработки текстильных материалов. – Иваново: ИГЭУ. 2002. – 348 с .

2. Тарарыкин С.В., Глазунов В.Ф., Бурков А.П. Построение систем автоматического управления вытяжкой ткани при ее обработке в машинах отделочного производства. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. – 1983. – №5. – С. 75-79 .

Глазунов Виктор Федорович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: glazunov@drive.ispu.ru Пруднов Алексей Васильевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: prnatalie@yandex.ru Соломаничев Михаил Александрович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: solm@drive.ispu.ru, sma24sma@yandex.ru

–  –  –

Моделирование влияния уплотняющего вала на электропривод механизма сновального вала Аннотация. Показаны построение и результаты моделирования действия уплотняющего вала в системе электропривода механизма сновального вала .

Ключевые слова: электропривод, сновальный вал, уплотняющий вал .

Modelling of a condensing shaft influence on the electric drive of a warping shaft the mechanism Abstract. This article deals with construction and results of a condensing shaft action modelling in system of a warping shaft the mechanism electric drive .

Key words: electric drive, warping shaft, condensing shaft .

Процесс снования представляет собой начальную стадию приготовления ткацкого навоя. Целью процесса снования является формирование сновальных валов с заданными длиной наматываемой основы и конечным радиусом намотки, а также ее плотностью, что позволяет исключить угары пряжи в процессе шлихтования .

Формирование сновальных валов предусматривает перемотку нитей основы с бобин шпулярника с помощью регулируемого электропривода, обеспечивающего стабилизацию линейной скорости снования, существенно влияющей на натяжение нитей .

С целью обеспечения необходимой плотности намотки в качестве регулирующей координаты используется давление на нее уплотняющего вала, перемещаемого в функции разности теоретического, вычисляемого в соответствии с архимедовой спиралью, и реального радиусов [1, 2] .

Регулирующее воздействие уплотняющего вала на намотку влияет на натяжение нитей основы в зоне контакта уплотняющего вала и тела намотки, а также на статический момент электродвигателя сновального вала, который зависит от давления уплотняющего вала, радиуса сновального вала, ширины зоны контакта валов и их длины .

Представленная на рис. 1 структурная схема электропривода постоянного тока механизма сновального вала построена на принципе подчиненного регулирования координат с ПИ-регулятором линейной скорости (РV), П-регулятором частоты вращения вала двигателя (РС) и ПИ-регулятором тока, настроенным на модульный оптимум .

На рис. 1: R0, Rр – начальный и текущий радиусы намотки, м; J – приведенный к валу двигателя момент инерции сновального вала, кгм ; i

– передаточное отношение редуктора; v р – линейная скорость основы, м/с; k v =1 v р ; E0 – модуль упругости основы, приведенный к ее ширине, Н/м; F0 – суммарное натяжение нитей, создаваемое натяжными прибовала, м ( N – число нитей основы)); Mув – момент на валу электродвигателя сновального вала от действия уплотняющего вала, Нм; – параметр спирали Архимеда .

–  –  –

где k дт – коэффициент усиления датчика тока, В/А; T – некомпенсируемая постоянная контура тока, с .

Линейная скорость движения основы на выходе нитенатяжных приборов (НП) [3]

–  –  –

где 0 – коэффициент, определяемый настройкой НП; K, b, 0 – коэффициенты передачи, демпфирования и собственная частота колебаний НП .

Момент на валу электродвигателя включает приведенные к его валу момент холостого хода машины Мс0, момент сопротивления от натяСостояние и перспективы развития электротехнологии жения основы при намотке МF и циклическую составляющую момента Mув, вызванного отводом уплотняющего вала в процессе намотки рулона .

Момент сопротивления от натяжения основы зависит от радиуса намотки рулона Rр и натяжения F0 на входе НП, а также сил трения нитей основы о направляющие машины .

Зона деформации основы представлена апериодическим звеном с передаточной функцией E0k v Tс s+1, связывающей операторные изображения рассогласования скорости основы на периферии сновального вала v р и средней скорости v 0 на выходе натяжных приборов .

Рис. 2. Зависимости момента сопротивления, скорости намотки, скорости вращения двигателя и натяжения при действии уплотняющего вала Методы анализа и синтеза систем управления электроприводами и установками

–  –  –

Литература

1. Кутьин А.Ю. Проектирование текстильных паковок рулонного типа и методы их воспроизводства. – Иваново: НПЦ «Стимул». 2006. – 210 с .

2. Глазунов В.Ф., Виноградов А.Б., Шишков К.С. Асинхронный электропривод механизма формирования сновальных валов. // Вестник ИГЭУ. – Иваново. – 2011 .

– №1.– C. 83-87 .

3. Новоселов К.М. Математические модели системы упругой заправки нити на сновальной машине. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. – 2009. – №2. – С. 34-37 .

Глазунов Виктор Федорович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: glazunov@drive.ispu.ru Филичев Владимир Трофимович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vtfilichev@mail.ru Вилков Павел Вячеславович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: wpw@drive.ispu.ru Состояние и перспективы развития электротехнологии

СЕКЦИЯ «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

И МАГНИТОЖИДКОСТНЫЕ УСТРОЙСТВА

УДК 621.313 А.С. КОБЕЛЕВ, к.т.н., начальник расчетно-теоретического сектора

–  –  –

Выбор рационального числа полюсов тяговых асинхронных двигателей при условии постоянства температуры обмотки статора в квазиноминальной точке тяговой характеристики Аннотация. Приведены результаты анализа эффективности конструкции тяговых асинхронных электродвигателей с разным числом полюсов. В электромагнитных и тепловых расчетах применялось авторское программное обеспечение. При оптимизации учитывался способ управления машиной в составе электропривода .

Ключевые слова: тяговый асинхронный двигатель, автоматизированный электропривод, оптимизация, электромагнитные и тепловые расчеты .

A.S. KOBELEV, Ph.D., head of the settlement and the theoretical sector Research Design and Technology Institute of Electrical Engineering of "NIPTIEM" 600009, Vladimir, ul. Electrozavodskaya, d. 1.E-mail: kobelevas@ec.vemp.ru The choice of a rational number of poles traction nduction motors provided constant temperature in the stator winding kvazinominalnoy point traction characteristics Abstract. The results of the analysis of the effectiveness of the design of traction induction motors with different number of poles. In the electromagnetic and thermal calculations applied authoring software. Taken into account in the optimization method of controlling the machine as part of the drive .

Keywords: traction induction motor, automated electric, optimization, electromagnetic and thermal calculations .

Несмотря на значительное количество исследований, посвященных конструкции тяговых асинхронных электродвигателей (ТАЭД) и их поведению в составе электропривода, вопросам оптимизации активных частей ТАЭД уделено неоправданно мало внимания. В отличие от общепромышленного АЭД, при оптимизации активных частей которого заданы мощность, число полюсов 2р и увязка, для тягового двигателя входными данными являются тяговая характеристика, приблизительные габаритные размеры, ограничения по значениям номинального и Электромеханика и магнитожидкостные устройства кратковременного тока ПЧ, и максимального напряжения UDC. Очевидно, последние два фактора влияют не на конфигурацию зубцовой зоны, а лишь на обмоточные данные. Таким образом, параметр 2р входит в состав варьируемых переменных .

Отдельные рекомендации по выбору числа полюсов для ТАЭД можно найти еще в [1]. Из современных публикаций следует назвать [2] .

Авторы [1] рассматривают классическую компоновку АЭД, в то время как Д.Б. Изосимов [2] и его последователи являются апологетами многополюсной бубликообразной конструкции .

Анализ показывает, что задача выбора рационального числа полюсов ТАЭД многофакторна. Эффективное значение 2р зависит от:

вида тяговой характеристики M=f(N), а именно от длины зоны P=const; частоты вращения двигателя Nch в точке перехода от зоны M=const к P=const (данную точку назовем квазиноминальной);

вида тяговой характеристики Mmax=f(N), где Mmax кратковременный максимальный момент;

требований к энергоэффективности ТАЭД;

мощности Pch;

системы охлаждения ТАЭД;

свойств примененных активных и изоляционных материалов;

значимости для ЛПР таких параметров как объем Vact=DaS Ls, стоимость Cact и масса Gact активных частей .

Дискуссионным является вопрос о влиянии на рациональное число полюсов ТАЭД алгоритмов частотного управления .

Нетривиальной задачей является методология сравнения различных вариантов ТАЭД. Автор полагает, что наиболее удобно проводить сравнение двигателей с различным 2р при условии постоянства превышения температуры обмотки статора cu в квазиноминальной точке тяговой характеристики. Тем самым cu изымается как из лимитеров, так и из критериев оптимизации .

Критерии, формирующие фронт Паретооптимальных решений:

норму по КПД av, близкую к предложенной в проекте IEC 60034-30-2, а так же норму по cu_av в этих же точках, см. формулу ниже;

упомянутые Vact, Gact и Cac t. В таблице критерии затенены .

av=0,125Nch0,25+0,15Nch0,5+0,15Nch0,75+0,15Nch+ +0,15Nch1,5 +0,15Nch2 +0,125Nch3,5, где Nch0,25 означает КПД в точке тяговой характеристики N=0,25Nch .

В рассмотрение примем двигатели мощностью 55 и 110 кВт; в обоих случаях Nch=1500 об/мин. Протяженность второй зоны регулирования для данной работы составляет 3,5Nch, что в нашей классификации является зоной «средней протяженности». Таким образом, топологически тяговые характеристики исследуемых ТАЭД будут иметь вид, Рис. 1. Тяговые характеристики ТАЭД, Pch=110 кВт; длительный режим Интенсивность охлаждения примем равной интенсивности охлаждения закрытого АЭД с независимой вентиляцией и расходом воздуха, равным расходу при IC411 для частоты вращения 1500 об/мин .

В качестве способа частотного управления, обеспечивающего тяговые характеристики, принят вариант, реализующий минимум тока статора Is. Заметим, что этот способ близок, но не идентичен варианту обеспечения максимального КПД; алгоритм ssmin так же близок к обеспечению минимума cu. Максимальная величина фазного напряжения Uф=320 В .

Обмотка всыпная, двухслойная. Для повышения надежности двухсторонняя изоляция провода принималась 0,15 мм. Витки обмотки подбирались реальными, Кпаз0,79; т.е. расчеты в этом контексте имеют дискретность, и решения приемлемы для непосредственного практического использования. Геометрия листов статора была оптимизирована в рамках создания серии 7AVE [3]. Листы ротора спроектированы на принципах [4]. Клетка ротора выполняется из алюминиевого сплава .

В этой работе принято значение cu=90 С, по нашей классификации «малое», что характерно для ТАЭД с нежесткими требованиями к Vact, но с высокими требованиями к энергоэффективности .

В рассмотрение принимались 2р=4, 6, 8, 12, 18 .

В электромагнитных и тепловых расчетах применялось авторское программное обеспечение, основанное на известных нормалях ОСТ.160.801.30285 и РД 31086 .

Основные результаты расчетов сведены в таблицу .

–  –  –

Дополнительными контролируемыми величинами, указанными в таблице, являются:

магнитная индукция в воздушном зазоре B_ch в точке Nch;

активная длина сердечника статора Ls и суммарная активная длина, включающая Ls и двусторонний вылет обмоток;

фазное напряжение Uф_ch в точке Nch;

величины b, ch, e токов в начале первой зоны, в точке Nch и конце второй зоны регулирования .

Стоимость активных материалов выражается в о.е.; 1 о.е. равна стоимости обмоточной меди на текущий период. С2412/С2212=1,24 .

Для ТАЭД с Рch=55 кВт DaS=368 мм; ТАЭД с Рch=110 кВт DaS=490 мм .

Расчет проводился для вариантов с магнитопроводами как из стали 2212, так и из стали 2412. При 2р8 для стали 2212, в виду высоких удельных потерь и большой частоты питающего напряжения, варианты являются неэффективными и не помещены в таблицу .

Для ТАЭД с Рch=55 кВт, в рамках принятых к рассмотрению факторов, близкими к оптимальном являются варианты, представленные в таблице. Для ТАЭД с Рch=110 кВт представлен более развернутый анализ. Все варианты недоминируемые, т.е. Паретооптимальные .

Автор сознательно на этом этапе не вводит коэффициенты значимости, но, как ЛПР, выбирает вариант 2р=8, Ls=260 мм; сталь 2412 .

Обратим внимание на неэффективность варианта Рch=110 кВт, 2р=18. При этом, согласно рекомендациям [2], активная геометрия выполнялась с увеличенным количеством зубцов: ZS=108, ZR=98. Отметим также, что, несмотря на удовлетворительное значение cu_av=82,1 С, значение cu_ch=109,7 С (приведение к cu_ch90 С в данном варианте существенно увеличивает Gact) .

Выводы .

1. Кластеризация технических требований в соответствии с факторами, изложенными в докладе, позволит создать универсальное множество решений, определяющих активную геометрию ТАЭД. На Состояние и перспективы развития электротехнологии базе этих решений целесообразно спроектировать первую отечественную серию ТАЭД средней мощности .

2. Выводы [2] о безусловной эффективности бубликообразной конструкции ТАЭД с высоким значением ZS и ZR не подтверждаются .

Эти машины имеют худшие энергетические показатели. Ожидаемое преимущество снижение массы ТАЭД на счет бубликообразной конструкции незначительно .

3. ТАЭД с бльшим числом полюсов имеют небольшие преимущества во второй зоне регулирования, что следует учитывать при выборе электродвигателя для соответствующих применений .

Литература

1. Степанов А. Д. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбовозов. / А. Д.Степанов, В. И. Андерс, В. А. Пречисский, Ю. И. Гусевский M.: Транспорт, 1982. - 254 с .

2. Изосимов Д.Б. Некоторые особенности проектирования тяговых асинхронных двигателей Ч. 1 / Д.Б. Изосимов // Электротехника. 2012. № 3. С. 36а43 .

3. Беспалов В.Я. Разработка и освоение производства энергоэффективных асинхронных двигателей массовых серий / В.Я. Беспалов, А.С. Кобелев, О.В.Кругликов, Л.Н. Макаров // Электротехника. 2015. № 4 .

4. Кобелев А.С. Применение кластерного анализа в многопотоковом проектировании активных частей асинхронных электродвигателей / А.С. Кобелев // Электротехника. 2015. № 3. С. 8 15 .

Кобелев Андрей Степанович ОАО «НИПТИЭМ», кандидат технических наук, начальник расчетно-теоретического сектора e-mail: kobelevas@ec.vemp.ru

–  –  –

Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения ОАО «НИПТИЭМ»

600009, г. Владимир, ул. Электрозаводская, д. 1 E-mail: zaharovav@ec.vemp.ru Перспективы технического применения синхронных электродвигателей с анизотропной магнитной проводимостью ротора Аннотация. Дан анализ перспектив производства синхронных двигателей с анизотропной магнитной проводимостью ротора, проведено сравнение их характеристик с аналогичными показателями асинхронных электродвигателей .

Ключевые слова: синхронный электродвигатель с анизотропной магнитной проводимостью, асинхронный электродвигатель .

–  –  –

Research Design and Technology Institute of Electrical Engineering of "NIPTIEM" 600009, Vladimir, ul. Electrozavodskaya, d. 1. E-mail: zaharovav@ec.vemp.ru Prospects for the technical application of synchronous motors with anisotropic conductive magnetic rotor Abstract. The analysis of the prospects for the production of synchronous motors with anisotropic conductive magnetic rotor, a comparison of their characteristics with those of induction motors .

Keywords: synchronous motor with mag-netic anisotropic conductive induction motor .

В последнее время наблюдается повышенный интерес различных производителей к синхронным электродвигателям с анизотропной магнитной проводимостью (СД с АМПР), другое название синхроннореактивные двигатели. Зарубежное название - Synchronous Reluctance Motor. Ряд производителей выпустило каталоги данных машин широкой номенклатуры ВОВ 160-315мм. Основным конкурентным преимуществом таких двигателей является высокий к.п.д., который соответствует уровню энергоэффективности IE4 [1] .

С точки зрения производителя электрических машин, синхроннореактивные двигатели интересны унифицированным с асинхронным двигателем сердечником статора и классической обмоткой переменного тока с q1. Ротор синхронно-реактивного двигателя может выполняться на основе двух технологий: продольной шихтовки пакета ротора (ALA - Axially Laminated Anisotropic) и поперечной шихтовки пакета ротора с немагнитными барьерами (TLA - Transversally Laminated Anisotropic). Производство роторов ALA типа трудоемко, требует сборки с чередованием пластин из электротехнической стали с пластинами из немагнитных материалов. Изготовление роторов TLA типа технологично, но требует применения точного штампового оборудования .

ОАО «НИПТИЭМ», в рамках ряда договоров, начало проводить

НИР и ОКР по разработке синхронных двигателей с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Для нас представляют интерес следующие вопросы, ответы на которые планируется получить в работе:

1. Сравнительный анализ основных энергетических показателей СД с АМПР и асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АЭД). Диапазон габаритов и полюстностей, на котором СД с АМПР превосходят (уступают) АЭД .

2. Качественный вид скоростных характеристик (нагрузочных, перегрузочных, токовых) СД с АМПР и их соотношение с аналогичными характеристиками АЭД. Способы увеличения диапазона регулирования вверх от номинальной частоты вращения для СД с АМПР .

Анализ результатов расчета показал:

1. К.п.д. синхронных электродвигателей с анизотропной проводимостью ротора выше, чем у асинхронного электродвигателя, за счет отсутствия потерь в обмотке ротора. Снижение потерь в АЭД за счет применения медной клетки ротора не позволяет превзойти СД с АМПР по к.п.д .

2. Потери в обмотке статора синхронно-реактивного двигателя незначительно выше потерь в обмотке асинхронной машины за счет более высокого значения тока статора. Магнитные потери СД и АМПР существенно выше потерь АЭД, следовательно, наибольшие перспективы у машин невысоких габаритов до ВОВ 250мм .

3. Синхронно-реактивные двигатели имеют существенно меньшую, кратность максимального момента, чем АЭД. Максимальный момент обеспечивается в основном за счет запаса по напряжению .

В процессе разработки вариантов было замечено существенное влияние вспомогательных элементов магнитной системы ротора (ребер, перемычек) определяющихся уровнем технологии производства на энергетические характеристики СД с АМПР. Существенной особенностью характеристик синхронно-реактивного двигателя, в сравнении с показателями асинхронных машин, является повышенный уровень пульсаций момента. Величина пульсаций момента зависит от соотношения протяженности выреза ротора и зубцового деления статора и толщины перемычек ротора. Уменьшение перемычек ротора отделяющих воздушный зазор от воздушного барьера повышает не только энергетические характеристики машины, но и пульсации момента .

Основные выводы:

1. Синхронные двигатели с анизотропной магнитной проводимостью ротора являются перспективным типом электромеханического преобразования энергии. Однако, в настоящее время количество информации в данной области существенно уступает объему известного в области машин других типов: асинхронных, синхронных, вентильноиндукторных .

2. Корректное сравнение характеристик СД с АМПР и АЭД возможно только при их сопоставлении, полученном в составе частотнорегулируемого электропривода. Учитывая высокое значение тока статора характерное для синхронно-реактивного двигателя это сравнение, не имеет однозначных результатов .

В настоящее время ОАО «НИПТИЭМ» изготавливает образцов СД с АМПР на мощности 20, 110, 500 кВт на которых планируется оценить перспективы их использования в проектах, отладить технологию производства .

Литература

1. Технический каталог АВВ 9AKK105828 EN 06-2013. Low voltage IE4 synchronous reluctance motor and drive package for pump and fan applications .

Захаров Алексей Вадимович ОАО «НИПТИЭМ», кандидат технических наук, ведущий специалист, e-mail: zaharovav@ec.vemp.ru Определение параметров и коэффициента рассеяния магнитной системы синхронного генератора с магнитоэлектрическим возбуждением Аннотация. Рассмотрены вопросы расчета синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов. Расчет опирается на результаты моделирования магнитного поля методом конечных элементов. По итогам моделирования магнитного поля с использованием гармонического анализа определены параметры электрической машины .

Ключевые слова: синхронный генератор с магнитоэлектрическим возбуждением, параметры электрических машин, метод конечных элементов .

YU.V.ZUBKOV, Ph.D., associate professor; YU.N.KUZNETSOVA, student Samara State Technical University Russia, 443100, Samara, ul.Molodogvardeyskaya, d. 244, E-mail: zub577@mail.ru Determination of the parameters and the scattering coefficient of the magnetic system of the synchronous generator with magnesium-toelektricheskim excitation Abstract. The problems of calculation of the synchronous generator with permanent magnet excitation. The calculation is based on results of magnetic field simulation by the finite element. According to the results of modeling the magnetic field using harmonic analysis identified parameters of the electrical machine .

Keywords: synchronous generator with magneto-excitation parameters of electrical machines, finite element method .

Одним из радикальных путей повышения надежности, расширения функциональных возможностей и улучшения общих характеристик электрических машин является отказ от использования щеточных электрических контактов и переход к бесконтактным электрическим машинам. Бесконтактные синхронные генераторы и двигатели применяются в случаях, когда обслуживание щеточного устройства затруднено и требуется высокая надежность машины в течение длительной эксплуатации в тяжелых условиях. Такие генераторы используются, например, в железнодорожном, авиационном и автомобильном транспорте .

Электромеханика и магнитожидкостные устройства

При разработке синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов возникает необходимость расчета реактивностей машины с учетом реальной геометрии и насыщения магнитной системы при различных температурных условиях эксплуатации .

Основой расчета является кривая размагничивания постоянного магнита (ПМ) и его линия возврата. Поскольку в качестве ПМ в данной конструкции используются высококоэрцитивные магниты NdFeB N38H, имеющие линейную кривую размагничивания, полагаем ее совпадающей с линией возврата. Вид кривых размагничивания и параметры ПМ существенно зависят от рабочей температуры. На начальном этапе o расчета полагаем рабочую температуру равной 80 C, что согласуется с классом изоляции.

Посредством справочной информации установлены параметры магнита при этих условиях:

Коэрцитивная сила, H c =750 кА/м, остаточная индукция, B r =1,16 Тл .

На рис.1 показан фрагмент магнитной системы генератора .

Обмотка якоря имеет следующие параметры: число пазов z =54, число пар полюсов p =6, число фаз m =3, число пазов на полюси фазу q = 1, шаг по пазам y =4 – укороченный .

–  –  –

Состояние и перспективы развития электротехнологии На рис. 2 показана картина магнитного поля генератора в режиме холостого хода и кривая распределения нормальной составляющей магнитной индукции на середине воздушного зазора .

По итогам моделирования магнитного поля с использованием гармонического анализа определены следующие параметры:

- магнитный поток в воздушном зазоре Ф 0 =0,00623 Вб;

- магнитный поток в нейтральном сечении магнита Ф м =0,00834 Вб;

- коэффициент рассеяния магнитов k = Ф м Ф 0 =1,338;

- максимальное значение магнитной индукции в зазоре B m0 =0,679 Тл;

- основная гармоническая индукции в зазоре B m01 =0,77 Тл;

Ф 01 =0,00621 Вб;

- первая гармоническая магнитного потока в зазоре

- коэффициент насыщения магнитной цепи k =( F + Fст )/ F =847/808=1,048 Эти данные являются отправной точкой электромагнитного расчета .

<

Рис. 2. Результаты моделирования при холостом ходе

Для определения влияния реакции якоря на поле постоянных магнитов (возбуждения) было осуществлено моделирование магнитного поля якоря при продольном (когда магнитная ось фазы обмотки якоря совпадает с осью поля ПМ) и поперечном (ось фазы совпадает с поперечной осью поля возбуждения) положении индуктора .

Из картины поля при совпадении магнитных осей ротора и обмотки статора (продольная ось «d» совпадает с осью фазы A-X) определено значение ненасыщенного синхронного индуктивного сопротивления по продольной оси x ad = E ad / Id =111,6/12,76=8,75 Ом. При совпадении поперечной оси ротора и оси обмотки статора (поперечная ось q совпадает с осью фазы A-X) определено ненасыщенное синхронЭлектромеханика и магнитожидкостные устройства ное индуктивное сопротивление по поперечной оси x aq = E aq / Iq =208,3/12,76=16,33 Ом. При моделировании ток в фазе A равен максимальному относительному значению I A = Im =1, токи в фазах B и

–  –  –

Рис. 3. Картина магнитного поля продольной и поперечной реакции якоря Из анализа результатов расчета, очевидно, что в отличие от синхронных явнополюсных машин с электромагнитным возбуждением соотношение между индуктивными сопротивлениями реакции якоря по продольной и поперечной осям в магнитоэлектрическом генераторе противоположное. Это объясняется замыканием продольного потока по пути с большим магнитным сопротивлением .

Литература

1. Высоцкий В.Е., Зубков Ю.В., Тулупов П.В. Математическое моделирование и оптимальное проектирование вентильных электрических машин.- М: Энергоатомиздат, 2007. – 340 с .

2. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины.- М.:Высшая школа, 1985.с .

Зубков Ю.В .

Самарский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент E-mail: zub577@mail.ru Кузнецова Ю.Н .

Самарский государственный технический университет, студентка E-mail: zub577@mail.ru Перспективные электротехнологии в электромеханической части микро-ГЭС Аннотация. Приведен анализ перспективных путей развития технологий производства таких агрегатов с генераторами переменного тока, позволяющие снизить их металлоемкость и увеличить коэффициент полезного действия .

Ключевые слова: автономные автоматизированные микро-ГЭС, электротехнологии, электрические генераторы .

A.Y. KARSAKOV, head. laboratory; P.Y. GRACHEV, Prof.;

E.E. GORBACHEV, graduate student Samara State Technical University, branch in Syzran 446001, Syzran, st. Soviet, 45. Email: andrey-karsakov@mail.ru Рrospective electrotechnology electromechanical part in micro-hydro power plant Abstract: The analysis of the promising ways to develop technologies for production of such units with alternators that reduce their metal content and increase efficiency .

Keywords: self-contained automated micro-hydro, electrotechnology, electrical generators .

Развитие альтернативной энергетики достаточно объемная и особенно актуальная для нашей страны задача. Одним из перспективных направлений её решения является использование энергии небольших водотоков с помощью недорогих автономных микро-ГЭС малой и средней мощности. Широкие возможности регулирования напора воды в гидроагрегатах позволяют использовать простые системы генерирования электроэнергии требуемого качества. Современные достижения в области электромашиностроения, силовой и микроэлектроники - основа создания недорогих и надёжных автономных автоматизированные микро-ГЭС с высокой степенью автоматизации рабочих и аварийных режимов. Такие ГЭС позволяют получить электроэнергию хорошего качества при не высоких требованиях к гидродвигателю [1] .

Конкуренция в области поставок отдельных узлов и комплектов для объектов альтернативной энергетики требует создания конкурентоспособных энергоэффективных электромеханических агрегатов Электромеханика и магнитожидкостные устройства отечественного производства для микро-ГЭС малой и средней мощности. В статье представлены перспективные пути развития технологий производства таких агрегатов с генераторами переменного тока, позволяющие снизить их металлоемкость и увеличить коэффициент полезного действия .

Известные методики выбора генераторов для гидроагрегатов предусматривает возможность их выполнения на базе синхронных или асинхронных машин. Достоинства синхронных машин в том, что они не требуют дополнительных источников реактивной мощности, которые, в случае асинхронных машин, представляют собой батареи конденсаторов или вентильные источники реактивной мощности.

Альтернативой могут быть гидроагрегаты с разнотипными электрическими машинами:

синхронным генератором и асинхронным – с короткозамкнутым ротором. В этом случае синхронный генератор является источником реактивной мощности для асинхронного генератора и нагрузок индуктивного характера .

Перспективность использования асинхронных генераторов с короткозамкнутым ротором в автономных микро-ГЭС связана с тем, что короткозамкнутый ротор хорошо вписывается в интегрированные конструкции прямоточных гидроагрегатов, в которых он располагается непосредственно над лопастями гидротурбин. Это снижает металлоемкость гидроагрегатов. Выполнение источников реактивной мощности для асинхронных генераторов с короткозамкнутым ротором в виде вентильных преобразователей со звеном постоянного тока (по схеме автономного инвертора напряжения) позволяет подключить к микроГЭС накопители электроэнергии постоянного тока, дополнительные источники постоянного тока на солнечных элементах, водородных топливных элементах и т.п. [2]. Это повышает мощность и надежность систем электроснабжения с микро-ГЭС .

К снижению металлоемкости приводит и применение в электромеханической части микро-ГЭС, асинхронных и синхронных генераторов с переменным сечением проводников обмоток статора и неравномерным распределением плотности тока в этих проводниках [3] .

При изготовлении таких обмоток необходимо применять двухслойные волновые стержневые обмотки. Обычно они включают стержни, расположенные в верхней части пазов сердечника, образующие верхний слой обмотки, стержни, расположенные в нижней части пазов сердечника, образующие нижний слой обмотки и проводники лобовых частей, расположенные по торцам сердечника. При этом стержни и проводники лобовых частей представляют собой витки с постоянным прямоугольным сечением провода. Проводники лобовых частей включают: проводники между стержнями каждого из витков, объединенных в витковые группы, проводники для соединения витковых групп, а также проводники выводов фаз обмотки. Лобовые части обмоток являются

Состояние и перспективы развития электротехнологии

жесткими. Вылет таких лобовых частей достаточно велик, что приводит к повышенным электрическим потерям и увеличенному расходу меди .

Обмотка электрической машины с переменным сечением проводников, защищенная патентом [4], также включает стержни, расположенные в верхних и нижних частях пазов сердечника. Однако проводники лобовых частей этой обмотки, расположены непосредственно над торцевыми поверхностями сердечника и выполнены в виде лобовых перемычек. Они включают и витковые перемычки и перемычки для соединения витковых групп. Площади сечения лобовых перемычек, по крайней мере большинства из них, в местах соединения со стержнями вдвое меньше усредненных по длине паза площадей поперечных сечений соединяемых стержней, причем, места соединений, лобовых перемычек со стержнями верхнего слоя обмотки расположены со стороны зубцовой поверхности сердечника, а места соединений, лобовых перемычек со стержнями нижнего слоя обмотки расположены со стороны спинки (ярма) сердечника. Такое соединение лобовых перемычек позволяет освободить место для размещения основных частей витковых перемычек над центральными частями торцевых поверхностей пазовой зоны и, таким образом, соединить стержни витков обмотки короткими проводниками. Вылет лобовых частей обмотки уменьшается в несколько раз. Экономится медь и конструктивные материалы. Однако технология изготовления обмоток существенно меняется .

В патенте [4] предложено выполнять лобовые части обмотки в виде колец .

Для соединения этих колец, или отдельных лобовых перемычек [5], со стержнями обмотки можно применять различные электротехнологии .

Представляется перспективной технология соединения проводящих поверхностей колец лобовых перемычек с торцевыми поверхностями стержней с помощью токопроводящей пасты. При этом необходима жесткая фиксация колец лобовых перемычек относительно сердечника статора, встроенного в прямоточный водовод гидроагрегата микро-ГЭС .

Другой перспективной технологией является метод сварки медных торцевых поверхностей проводников обмотки статора гидрогенератора в защитной среде азота. Этот метод в настоящее время является наиболее доступным и надежным .

Менее отработанной, имеющей инновационный характер, является новая технология соединения поверхностей проводников гидрогенератора – так называемая «наносварка». Она заключается в нагреве металлической (например, серебряной) нити минимальной толщины (нано припоя), которая находится в контакте с соединяемыми поверхностями. Припой плавится и обволакивает торцы проводников обмотки, образуя прочное соединение с низким сопротивлением .

Электромеханика и магнитожидкостные устройства Тип электротехнологии нужно учитывать в электромагнитном и тепловом расчетах рассматриваемых гидрогенераторов .

Таким образом, разработка и исследование гидрогенераторов с обмотками с переменным сечением проводников для микро-ГЭС, при изготовлении которых используются перспективные электротехнологии, позволит существенно уменьшить металлоемкость и объем электромеханической части микро-ГЭС. Также уменьшаются активные сопротивления обмоток, снижаются потери в меди и растет коэффициент полезного действия генераторов .

Максимальная эффективность достигается при интегрировании гидрогенераторов с вентилями источников реактивной мощности, подобно [6] .

Литература

1. Свит П.П. Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех .

наук (05.20.02) / Свит Павел Петрович; Алтайский гос. тех. ун-т им И.И. Ползунова. – Барнаул, 2007. – С. 3-4 .

2. Горбачев Е.Е., Грачев П.Ю. Автономные источники возобновляемой энергетики в электроснабжении фермерских хозяйств России. Труды Кольского НЦ РАН «Энергетика», вып. 3, 2011. – С. 219-224 .

3. Грачев П.Ю., Карсаков А.Ю. Энергосберегающие электрические машины с переменным сечением проводников обмоток // Федоровские чтенья – 2013 .

Материалы XLIII МНПК, ноябрь 2013.: М., МЭИ. – С. 54-57 .

4. Патент 2275729 РФ. Обмотка электрической машины / П.Ю. Грачев, Ф.Н .

Сарапулов, Е.В. Ежова. – Бюл. №12, 27.04.2006 .

5. Патент 2526835 РФ, МПК Н02P 9/48. Энергоэффективная электрическая машина / П.Ю. Грачев, Е.Е. Горбачев. – Бюл. №23, 27.08.2014 .

6. Грачев П.Ю., Горбачев Е.Е. Энергоэффективная электрическая машина переменного тока со встроенной системой управления и защиты // Перспективные системы и задачи управления: Материалы Седьмой Всероссийской науч.практ. конф. – Таганрог, 2012. – С.191-196 .

Карсаков А.Ю .

Самарский государственный технический университет, филиал в г. Сызрани, заведующий лабораторией, e-mail: andrey-karsakov@mail.ru Грачев П.Ю .

Самарский государственный технический университет, филиал в г. Сызрани, доктор технических наук, профессор, e-mail: andrey-karsakov@mail.ru Горбачев Е.Е .

Самарский государственный технический университет, филиал в г. Сызрани, аспирант e-mail: andrey-karsakov@mail.ru Аннотация. Используя теорию двух круговых вращающихся в разные стороны магнитных полей: «прямого» и «обратного», получены формулы ЭДС и токов обмоток двигателя с экранированными полюсами .

Ключевые слова: экранированные полюса, вращающиеся магнитные поля, уравнения токов To calculation of asynchronous engines with screened poles Summary. Using the theory of two circular magnetic fields rotating in different directions: "direct" and "return", formulas of EMF and currents of windings of the engine with screened poles are received .

Keywords: screened poles, the rotating magnetic fields, the equations of currents Асинхронные двигатели с экранированными полюсами широко применяются в приводах, не требующих больших пусковых моментов, например, вентиляторах, кондиционерах, проигрывателях и других установках. Мощности двигателей составляют от долей ватта до нескольких сотен ватт .

Характерной особенностью двигателя являются явновыраженные полюсы и сосредоточенная обмотка возбуждения. Примерно треть полюса охватывается короткозамкнутым витком из толстой медной или алюминиевой шины .

При питании обмотки возбуждения переменным током возникает пульсирующий магнитный поток, часть которого проходит мимо витка, а другая часть заходит в виток. В результате в двигателе возникают два потока сдвинутых в пространстве (угол ) и во времени (угол ) (рис. 1), чего достаточно для образования вращающегося магнитного поля .

Поскольку углы не равны 90 градусам, поле в двигателе будет вращающимся эллиптическим .

Применим для анализа рабочего процесса в данном двигателе теорию двух круговых вращающихся в противоположные стороны магнитодвижущих сил: «прямой» и «обратной» .

Так для обмотки возбуждения эти МДС будут:

0,9k w1w1 0,9k w1w1 F I1 ; F I1 .

2p 2p Электромеханика и магнитожидкостные устройства

–  –  –

Рис. 1. Векторная диаграмма магнитодвижущих сил статора:

1- обмотка возбуждения; 2 – короткозамкнутый виток Состояние и перспективы развития электротехнологии Уравнение равновесия ЭДС в обмотке возбуждения

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 E-mail: elmash@em.ispu.ru Исследование взаимосвязанных электромеханических процессов в системе асинхронный двигатель – генератор с общим валом Аннотация. Разработана модель, позволяющая корректно моделировать две взаимосвязанные общим валом асинхронные машины, исследовать статические и динамические режимы работы машин, взаимоувязанные электромагнитные поля и электромеханические процессы в них .

Ключевые слова: асинхронный двигатель, асинхронный генератор, полевая модель YU. B. KAZAKOV, doctor of science I. A. PALILOV, postgraduate student Ivanovo State Power University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya, 34. E-mail: elmash@em.ispu.ru The study of related electromechanical processes in the asynchronous motor - generator with a common shaft Abstract. Developed a model which allows to accurately simulate two interconnected by a common shaft asynchronous machines, to investigate the static and dynamic modes of operation of machinery, interrelated electromagnetic fields and electromechanical processes in them .

Keywords: induction motor, induction generator, field model Для современного транспорта перспективно применение гибридных энергетических установок, включающих двигатель внутреннего сгорания, электрические тяговые генератор и двигатель, преобразователи частоты, позволяющее снизить расход топлива и сократить вредные выбросы .

Испытания тяговых асинхронных машин таких установок желательно проводить в системе двигатель-генератор с рекуперацией энергии, где машины объединены общим валом, а одна из машин работает с преобразователем частоты. В настоящее время моделирование системы трехфазные двигатель-генератор проводится на упрощенных моделях в двухфазной системе координат без учета насыщения, поверхностного эффекта, зубчатости сердечников, несинусоидальности напряжения питания от преобразователей частоты [1] .

Корректное моделирование установившихся и динамических процессов в таких системах, особенно с двигателями большой мощности, требует использования взаимосвязанных моделей электрических Рис. 1. Взаимоувязанная модель электромагнитных полей в системе асинхронный двигатель - асинхронный генератор с общим валом Разработанная модель позволяет корректно моделировать две взаимосвязанные общим валом асинхронные машины, исследовать статические и динамические режимы работы машин, взаимоувязанные электромагнитные поля и электромеханические процессы в них. Исследования показывают, что неучет локальных насыщений, проявлений поверхностного эффекта, зубчатости сердечников, несинусоидальности напряжения питания от преобразователей частоты, изменяющихся параметров обмоток может приводить к погрешности расчета электромагнитных величин до 10 % .

Работа выполнена по контракту №02.G25.31.0049 Минобнауки РФ .

Литература

1. Бейерлейн Е.В. Обоснование применения энергосберегающей схемы испытаний крупных асинхронных электродвигателей // Известия Томского политехнического университета. – 2009. – Т. 315. - №4. – С. 69-73 .

2. Демирчян К.С., Чечурин В. Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М.: Высш. шк., 1986. - 240 с Казаков Юрий Борисович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина», e-mail: elmash@em.ispu.ru Палилов Илья Аркадьевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина», e-mail: i.palilov@yandex.ru Разработка системы проектирования торцевого генератора с постоянными магнитами Аннотация. Предложен оригинальный алгоритм определения основных размеров торцевого генератора с постоянными магнитами (ТГПМ). Разработана трехмерная конечно-элементная параметрическая модель генератора. Реализован синтез алгоритма проектирования и параметрической модели в единую систему проектирования .

Ключевые слова: торцевой генератор, алгоритм проектирования, поверочный электромагнитный расчет .

–  –  –

Design system of the axial-flux permanent magnet generator Abstract. Calculation of basic dimensions of the axial-flux permanent magnet generator (AFPM generator) by original algorithm is proposed. Three-dimensional finite-element parametric model of the generator is developed. Synthesis of the design algorithm and parametric model in the unified design system is implemented .

Key words: axial-flux generator, design algorithm, verifying electromagnetic analysis .

Электрические генераторы торцевой конструкции имеют ряд преимуществ по сравнению с их цилиндрической аналогами: меньшая активная длина якоря, меньшие массы и габаритные размеры, высокая жесткость конструкции и надежность работы подшипниковых узлов благодаря малым аксиальным размерам, благоприятные условия теплоотдачи и охлаждения [1, 2] .

Однако в настоящее время в свободном доступе отсутствуют проверенные методики проектирования торцевых генераторов с постоянными магнитами (ТГПМ). Методики проектирования цилиндрических машин малоприменимы для торцевых, поскольку в них связь радиальных и аксиальных размеров принципиально другая. Так, высота ярма и полюса индуктора, высота ярма сердечника якоря, глубина паза (в пазовых машинах) и рабочий зазор в торцевой машине представляют собой аксиальные размеры, тогда как активная длина машины есть радиальный размер. В цилиндрической машине все наоборот. Таким Электромеханика и магнитожидкостные устройства образом, в торцевой машине осевые размеры сердечников статора и ротора могут выбираться независимо от наружного и внутреннего диаметров торцевого статора [1]. Следовательно, порядок определения основных размеров торцевого генератора должен быть иным .

Исследуемый торцевой генератор с постоянными магнитами предназначен для работы в составе ветроэнергетической установки малой мощности. Якорь (статор) генератора представляет собой витой сердечник с намотанной на поверхности либо уложенной в пазы кольцевой трехфазной обмоткой. На полюс и фазу приходится одна катушка (один паз). Индуктор (ротор) состоит из двух стальных кольцевых магнитопроводов с магнитами, расположенными на поверхности, обращенной к якорю. Намагниченность магнитов аксиальная, чередующаяся .

Предложен новый порядок определения основных размеров ТГПМ, позволяющий проще и быстрее (с минимальным числом итераций) определять геометрию активной части генератора – размеры сердечников статора и ротора, магнитов, обмоток. Его главная особенность заключается в том, что расчет основных размеров генератора начинается с определения внутреннего диаметра якоря исходя из условия размещения внутренних лобовых частей обмотки якоря. На первом этапе проектирования задаются плотностью тока J в обмотке якоря, индукциями в нейтральном сечении магнита BM0, в сердечнике якоря Ba и в сердечнике индуктора Вj, коэффициентами ke, kф и k (коэффициенты эдс, формы поля возбуждения и рассеяния соответственно). Далее определяются размеры внутренней лобовой части катушки фазы якоря, внутренние диаметры сердечников статора и ротора. Далее по рассчитанному значению эдс E определяется необходимый поток в зазоре и полный поток магнита m0. Зная поток и индукцию в нейтральном сечении магнита, определяют площадь магнита как их отношение, затем находят его радиальный и тангенциальные размеры, а также радиальные размеры сердечников якоря и индуктора .

Далее по заданным значениям индукций определяют высоты ярм якоря и индуктора. Далее из расчета магнитной цепи определяют необходимую намагничивающую силу магнита и по ней рассчитывают требуемую высоту магнита. На этом расчет основных размеров генератора закончен, далее необходим поверочный электромагнитный расчет для определения выходных параметров и проверки номинального режима спроектированного генератора .

Один из недостатков торцевых машин – трехмерный характер распределения электромагнитного поля, аналитическое описание которого при значительной сложности всё же не дает требуемой точности. По этой причине торцевые машины длительное время не находили широкого применения. В настоящее время задачи расчета стационарных и нестационарных электромагнитных полей в двух- и трехмерной постановке успешно решаются в специализированном пакете конечноэлементного моделирования "ANSYS Maxwell" .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Рис.1. Модель генератора: 1 – магнитопровод статора, 2 – обмотки, 3 – магнитопровод ротора, 4 – постоянный магнит, 5 – воздух В данном пакете разработана трехмерная параметрическая модель генератора на одном полюсном делении, построенная по 12 исходным линейным размерам и одному безразмерному параметру p – числу пар полюсов. Также в качестве исходных данных задаются свойства материалов – стали, обмоток и магнита. Модель включает в себя сердечник индуктора с магнитом, половину сердечника якоря с тремя полукатушками фаз обмотки якоря и окружающую область – воздух (рис. 1). Выбор беспазовой конструкции якоря обусловлен рядом причин. Во-первых, в беспазовых машинах с высококоэрцитивными магнитам наиболее эффективно используются свойства этих магнитов высокое значение коэрцитивной силы, относительно малое значение остаточной индукции и малое значение магнитной проницаемости [3] .

Во-вторых, при использовании генератора в ветроэлектрических установках малой мощности необходимо получить минимальный начальный момент страгивания, то есть устранить зубцовые реактивные моменты .

В-третьих, при работе на выпрямительную нагрузку беспазовые магнитоэлектрические генераторы имеют наиболее благоприятные параметры, а именно малое индуктивное сопротивление коммутирующего контура Хк и, как следствие, низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения, меньше длительность коммутации и выше коэффициент использования генератора [4, 5] .

Реализован синтез описанного выше оригинального алгоритма проектирования и параметрической модели генератора в единую систему проектирования. Она объединяет предложенный проектный расчет генератора и поверочный электромагнитный расчет на трехмерной модели, позволяющей исследовать как установившиеся, так и переходные режимы генератора в полевой постановке. Модификация Электромеханика и магнитожидкостные устройства модели, дополненная внешней электрической цепью, позволяет исследовать работу генератора при включении в цепь якоря трехфазной или выпрямительной нагрузки. Задание в качестве вращающего момента генератора аэродинамической характеристики ветроколеса дает возможность исследовать динамические режимы работы ветроустановки в целом .

Литература

1. Паластин Л.М. Синхронные машины автономных источников питания. – М.:

Энергия, 1980 .

2. Gieras J.F. Wang R.J. Kamper M.J. Axial flux permanent magnet brushless machines. – Springer, 2008 .

3. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. – М.: Энергоатомиздат, 1985 .

4. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. – М.: Энергоатомиздат, 1988 .

5. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. – М.: Высш.шк., 1990 .

Корнилов Дмитрий Сергеевич, ФГБОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина", elmash@em.ispu.ru Казаков Юрий Борисович, ФГБОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина", elmash@em.ispu.ru

–  –  –

Расчет потерь в стали асинхронных двигателей при питании от полигармонических источников напряжения с учетом разделения на вихретоковую и гистерезисную составляющие Аннотация. Предложена методика расчета потерь в стали асинхронных двигателей, питаемых широтно-импульсно модулированным напряжением, с учетом их разделения на потери на вихревые токи и гистерезис. Методика учитывает размагничивающее действие вихревых токов для высокочастотных гармоник .

Ключевые слова: асинхронный двигатель, широтно-импульсная модуляция напряжения, дополнительные потери Core losses estimation in induction motors being supplied by polyharmonic voltage sources with considering of its decomposing into eddy-current and hysteresis components Abstract. The procedure of core losses estimation in induction motors fed by pulse-width modulated voltage, with taking into account of their decomposing into eddy current losses and hysteresis losses components. Calculating procedure takes into account the demagnetization effect of eddy currents for high-frequency harmonics .

Key words: induction motor, pulse-width voltage modulation, additional losses .

Существующие методики расчета потерь в стали от высших гармоник, имеющих место при питании асинхронных двигателей (АД) от преобразователей частоты с широтно-импульсной модуляцией напряжения (ШИМ), основываются либо на усреднении мгновенных значений напряжения на периоде несущей частоты ШИМ [1], либо на упрощенном инженерном подходе определения потерь в стали, который не предполагает разделения потерь в стали на потери на вихревые токи и гистерезис [2]. Предлагаемый подход к расчету потерь в стали предполагает их разделение на составляющие и их расчет для каждой гармоники питающего напряжения. Так как потери на гистерезис пропорциональны первой степени частоты, а потери на вихревые токи увеличиваются пропорционально ее квадрату, то с ростом частоты будет изменяться соотношение между указанными потерями .

Для основных потерь в стали можно записать:

p ст.осн pг pв х Bэкв2 K г f K в х f 2 ma1 m z1, (1) где Bэкв – эквивалентная величина магнитной индукции, усредненная по массе зубцов и ярма статора; Кг - коэффициент потерь на гистерезис;

Квх – коэффициент потерь на вихревые токи; m a1 и mz1 – масса стали ярма и зубцов статора, соответственно .

Примем допущение, что коэффициенты Кг и Квх являются постоянными величинами.

Эквивалентную усредненную величину магнитной индукции в зубцах и ярме статора можно определить как:

–  –  –

Предлагаемая методика позволяет учесть изменение соотношения потерь на вихревые токи и гистерезис для каждой гармоники, а так же размагничивающее действие вихревых токов. Учет данных факторов приводит к уменьшению расчетных коэффициентов увеличения потерь в стали до 9,1% .

Литература

1. Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод. – М.:

Издательский центр «Академия», 2004. – 256 с .

Электромеханика и магнитожидкостные устройства

2. Казаков Ю.Б. Энергоэффективность работы электродвигателей и трансформаторов при режимных и конструктивных вариациях. – М: Издательский дом МЭИ, 2013. – 152 с .

3. On the physical basis of power losses in laminated steel and minimum-effort modeling in an industrial design environment / M. Popescu, D. Ionel, A. Boglietti and other // Industry Applications Conference, 2007. 42nd IAS Annual Meeting. – Conference Record of the 2007 IEEE//. – New Orleans, LA, 2007. – p. 60 – 66 .

4. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. – Л.: Энергия, 1970. – 432 с .

Казаков Юрий Борисович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

e-mail: elmash@em.ispu.ru Швецов Николай Константинович ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

e-mail: shvetsov37@gmail.com

–  –  –

Расчетные исследования переходных процессов при пуске асинхронного двигателя Аннотация. Моделируются переходные процессы при пуске трехфазного асинхронного двигателя. Модель представлена восемью дифференциальными уравнениями; она позволяет анализировать анормальные условия на зажимах машины при пуске .

Ключевые слова: асинхронный двигатель, пуск, дифференциальные уравнения, анормальные условия .

A.K. GROMOV, Candidate of Engenireeng, Professor, A.V. LIKHACHEV, senior Teacher Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya str., 34. E-mail: elmash@ispu.ru Computational studies of induction motor startup transition Abstract. A three-phase induction motor startup transition has been modeled .

The model consisting of eight differential equations allows to analyze abnormal conditions on the motor terminals during startup .

Keywords: induction motor, start, differential equations, abnormal conditions .

Изменение режимов работы электромеханической системы сопровождается переходом токов и ЭДС или скоростей и положений к новым значениям, удовлетворяющим новым условиям работы. Этот Состояние и перспективы развития электротехнологии переход не может происходить скачкообразно. Возникает переходный процесс, в течение которого указанные величины имеют переходные значения. В переходном периоде токи, ЭДС, скорости в системе могут достигать ненормальных значений, в других случаях система может стать неустойчивой .

Очевидно, что анализ переходных процессов является важной инженерной задачей .

Основная причина переходных процессов в электромеханической системе – существенное изменение кинетической энергии в динамике процесса. Здесь необходимо рассматривать изменения как в электромагнитной, так и в механической частях системы .

Если существует магнитное поле в магнитных материалах, то значения индуктивностей зависят от токов, создающих поле, и являются переменными; система становится нелинейной в физическом смысле .

Естественно стремление получить картину развития переходного процесса во времени, что возможно при моделировании его системой дифференциальных уравнений напряжений всех обмоток и движения вращающихся частей электромеханической системы .

Переходные процессы могут являться аварийными или частью эксплуатационного цикла. Здесь рассматривается в качестве примера эксплуатационный режим – включение в сеть переменного тока и последующий разгон асинхронных двигателей (АД) .

Обмотки АД представлены электрическими цепями с сосредоточенными постоянными параметрами. Трехфазная обмотка статора включается в сеть переменного тока, которая может быть несимметричной; условия на зажимах трехфазной обмотки ротора могут быть различными – обмотка короткозамкнутая, к обмотке подключены пассивные элементы R,L, в том числе различные по фазам; для ротора известен момент инерции J .

Математическая модель АД в переходных процессах в фазовых координатах АВС в самом общем виде представлена в [1]. Это система, состоящая из восьми нелинейных дифференциальных уравнений, представляет электрические и механические цепи. Результаты решения этой системы приведены на рис. 1 и представляют изменения скорости =f(t) и Мэм=f(t) электромагнитного момента двигателя 4А250М4 при пуске вхолостую. Параметры двигателя взяты из [2]. На рис.2 приведены результаты расчетного исследования пускового режима указанного АД в ортогональных осях, преобразование к которой подробно приведено в [3], при тех же условиях на зажимах, что и в осях ABC статора и abc ротора. Некоторая количественная разница в представленных результатах может быть отнесена к особенностям используемого солвера MATLAB .

–  –  –

На рис. 3 представлена характеристика М=f(t) квазиустановившегося режима пуска АД полученная при использовании разработанного расчетного комплекса – решении системы дифференциальных уравнений .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Рис. 3. Расчетная механическая характеристика АД

Заключение .



Pages:   || 2 | 3 | 4 |



Похожие работы:

«Санкт-Петербургский Государственный Университет Математико-механический факультет Кафедра системного программирования Шумилов Пётр Евгеньевич Автоматическая категоризация инцидентов Курсовая работа Научный руководитель: ст.преп. Я. А. Кириленко Санкт-Петербу...»

«Сделано в России ДР2180 П-Б2-(К)_изм.6 Предл.№30,56-18 23.07.18 АО ЭЛЕКТРУМ АВ ДРАЙВЕР IGBT И MOSFET ТРАНЗИСТОРОВ ДР2180П–Б2–(К) АНАЛОГ 2SD300С ПАСПОРТ 302020 г. Орел, Наугорское шоссе, 5 тел. (4862) 44-03-44, факс (4862) 47-02-12, e-mail: mail@electrum-av.com, www.electrum-av.com СОДЕРЖАНИЕ 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 2 СОСТАВ ДРАЙВЕРА 3 ФУНКЦ...»

«МЦИ.425513.011ПС ISO 9001 А Р ПРИБОРЫ ПРИЕМНО-КОНТРОЛЬНЫЕ ПОЖАРНЫЕ И УПРАВЛЕНИЯ Т СЕРИИ ВЕКТОР-1 ПАСПОРТ МЦИ 425513.011 ПС О г. Черновцы МЦИ.425513.011ПС СОДЕРЖАНИЕ 1 ВВЕДЕНИЕ 4 2 НАЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРА 10 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 12 4 КОМПЛЕКТНОСТЬ 19...»

«ООО Костромской вентиляторный завод Дымососы Дутьевые вентиляторы Д, ВД Дымососы Д и вентиляторы ВД предназначены для подачи воздуха в топки паровых и газомазутных котлов, а также применяются в стационарных системах отопления и кондиционирования воздуха и вентиляции пр...»

«Приложение к приказу ПАО "ФСК ЕЭС" от 29.03.2018 № 96 Типовые методики испытаний компонентов ЦПС на соответствие стандарту МЭК 61850 первой и второй редакций Стандарт организации Дата введения: 29.03.2018 ПАО "ФСК ЕЭС" Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации...»

«Малое совместное научно-производственное предприятие “Клен” Протравливатель-инкрустатор семян Клён-ПСБ-10 с дозатором инокулянта Паспорт, руководство по эксплуатации КЛЕН-АГРО.РФ Перед вводом в эксплуатацию прочитайте данную инструкцию, соблюдайте требования и правила техники безопасности, указанные в ней г. Луганск СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ..3 ПА...»

«3 Содержание I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ. 5 Цель дисциплины 5 Учебные задачи дисциплины 5 Место дисциплины в структуре ООП ВПО (основной образовательной программы высшего профессионального образования) 5 Требования к результатам освоения содержания дисциплины 6 Формы контроля 6 II СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7...»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ 19496— СТАНДАРТ МЯСО И МЯСНЫ Е ПРОДУКТЫ Метод гистологическог...»

«ПАРЛАМЕНТСКИЕ ВЫБОРЫ В БОЛГАРИИ И СТРОИТЕЛЬСТВО "ЮЖНОГО ПОТОКА" Георгий Коларов* Ключевые слова: политический процесс, политическая партия, демократия, социализм, национализм, ислам. Отказ болгарского премьер-министра Пламена Орешарского от строительства "Южного потока" стал причиной о...»

«СТРОИТЕЛЬСТВО. ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ Ежеквартальный научный, производственно экономический журнал № 1(25) март 2017 СОДЕРЖАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА И ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПРАКТИКА Панкратов О.Е., Панкратов Е.П. ПОВЫШЕНИЕ РОЛИ АМОРТИЗАЦИИ В ИННОВАЦИО...»

«МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Алёхин М.Д., Корчагина Д.А., Демендеев А.А., Темляков А.Ю. Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана, г.Москва М.Д.Алёхин, В настоящее время не вызывает сомнений...»

«УДК 330.111.4:001, 330.341.42, 330.342.24, 334.021 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ СПИН-ОФФ ПРЕДПРИЯТИЙ В ФОРМИРОВАНИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ ИННОВАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ БЕЛАРУСИ А.И . ПОБОЛЬ Белгосуниверситет, кафедра институциональной и тео...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ бiО/30 24.08.2016 N2 -г. Красногорек Об утверждении положений об особо охраняемых природных территориях областного значения, расположенных в городском округе Егорьевск Московской области и Шатурском муниципальном районе Московской области В соответствии...»

«ЭКАН ДИАФАНОСКОП ЭЛЕКТРОННЫЙ "ЯНТАРЬ" Руководство по эксплуатации РЭ 5141-006-27520579-2014 Санкт-Петербург СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКТНОСТЬ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОДГОТОВКА ДИАФАНОСКОПА К РАБОТЕ ПОДГОТОВКА ПРОБ ПОРЯДОК РАБОТЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КАССЕТЫ С ЯЧЕЙКАМИ. 7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕКЛО...»

«23.05.2012., среда Курс доллара 31,064 руб. Курс евро 39,807 руб. РЫНОК СЕГОДНЯ Вчерашние итоги торгов вряд ли можно назвать блестящими и вписать их в достижения Российские индексы "быков", когда индексы ММВБ и РТС едва ли смогли удержаться на положительной территории, Индексы Значение Изменение Дата показав при...»

«Согласовано: ФГУП "ВНИИФТРИ" ОС ВСИ "ВНИИФТРИ"КОРОБКА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННАЯ Спектрон МК-04-Exi Руководство по эксплуатации СПЕК.425002.232-03 РЭ ВНИМАНИЕ! Перед установкой коробки внимательно ознакомьтесь с руководством по эксплуатации. 1 ОПИСАНИЕ Коробка взрывозащищенная Спектрон МК-04-Exi (далее коробка), предназначена для...»

«1 ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ОПТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ Модели FOD 1204 и FOD 1204Н Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1.1. Измеритель уровня оптической мощности, мод. FOD 1204 и FOD 1204Н (измеритель) предназначен для измерения средней мощности оптического излучения в волоконно-оптическом кабеле (ВОК) в с...»

«1471 prf-lcd-wrl_ru 02/17 Беспроводная клавиатура PRF-LCD-WRL Версия микропрограммы 1.00 SATEL sp. z o.o. • ул. Budowlanych 66 • 80-298 Gdask • POLAND тел. +48 58 320 94 00 www.satel.eu ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ Установка устройства должна производит...»

«Общество с ограниченной ответственностью “Научно-производственная фирма "БИТЕК"” УСТРОЙСТВА ПЛАВНОГО ПУСКА, ОСТАНОВА И ЗАЩИТЫ СЕРИИ "БиСТАРТ-Н" Модели: БСТ-30Н, БСТ-45Н, БСТ-60Н РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ БМДК.648600.008 РЭ Содержа...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВО "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" УТВЕРЖДАЮ Начальник УМУ АлтГТУ Н. П . Щербаков _ 2015 г. ПРОГРАММА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ (практика по получению профессиональных умений и...»

«Противоборство технических систем в конфликтных ситуациях модели и алгоритмы МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный тех...»

«RU 2 483 038 C2 (19) (11) (13) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (51) МПК C04B 28/34 (2006.01) C04B 35/101 (2006.01) C04B 35/103 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 2011113092/03, 05...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.