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

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

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

-- [ Страница 3 ] --

В большинстве случаев электродвигатели и насосы выходят из строя вследствие износа нагруженных деталей (валов, втулок и т.д.) в результате их контакта с резинометаллическими подшипниками и жидкостью, проходящей через элементы электронасоса. При этом у электродвигателей разрушается только рабочая поверхность деталей (втулки, валы), которая контактирует с подшипниками и с жидкой массой. В основном эти детали изготавливают из дорогостоящих сталей – 40Х13 и 12Х18Н10Т. Качество поверхности из этих сталей уже нельзя существенно увеличить за счет легирования или термической обработки. Поэтому дальнейшее улучшение качества рабочих поверхностей деталей агрегатов возможно только за счет замены марок сталей 12Х18Н10Т и 40Х13 на другую сталь, например, сталь 45 более дешевую, и применения многокомпонентных покрытий .

Для реализации технологии получения хромированных покрытий с ультраалмазами использовалось специальное оборудование, включающее ванну хромирования, резервуар, циркуляционный насос, фильтры и трубопроводы .

Технические характеристики ультраалмазов: размер частиц – 4–8 нм (первичные микрокристаллиты 20–30 нм – первичные агрегаты);

удельная поверхность – 300 + 30 м /г; фазовый состав: кубический алмаз – 80–100 %; алмазоподобный рентгеноаморфный углерод – до 20 %;

содержание примесей – не более 3,0 % .

Технология нанесения гальванопокрытия включает следующие этапы: подготовку деталей к нанесению гальванопокрытия, приготовление электролита, нагрев и термостатирование электролита .

Технология упрочнения деталей алмазным выглаживанием включает следующие этапы: токарная обработка (точение) на станке типа ИЖ 250 ИТВМФ1 при режимах: n = 800 об/мин, S = 0,15 мм/об;

алмазное выглаживание при режимах: n = 200 об/мин, S = 0,015 мм/об, сила выглаживания – 200 Н для неупрочненных деталей и 300 Н для деталей, упрочненных термообработкой (ТО) или нанесением гальванопокрытия из хрома с ультроалмазами (УА) .

Технология машиностроения На рис. 1 представлена поверхность стали 45: а) с нанесённым слоем хрома и ультра алмазами; б) – после точения и алмазного выглаживания слоя хрома с ультра алмазами .

–  –  –

Для измерений микротвердости использовался прибор микротвердомер ПМТ-3 (ГОСТ 1156) .

На рис. 2 показаны гистограммы изменения микротвердости HV в зависимости от метода механической и упрочняющей обработки деталей из стали 45 .

Микротвердость, HV, ед Рис. 2. Гистограмма изменения микротвердости HV в зависимости от метода механической обработки детали из стали 45: 1 – точение без термической обработки; 2 – точение + алмазное выглаживание (АВ); 3 – термическая обработка (ТО) + точение; 4 – ТО + АВ; 5 – точение +нанесение покрытия из хрома с ультраалмазами (УА); 6 – (УА) + точение +АВ

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Анализ рис. 2. показывает изменение микротвердости стали 45 в зависимости от метода механической обработки. Максимальная твердость после термообработки, точения, алмазного выглаживания составляет 550 ед. НV. После нанесения покрытия из хрома с ультраалмазами и с последующим алмазным выглаживанием микротвердость 1000 ед.HV. Измерение шероховатости производилось на приборе профилометре-профилографе модели АБРИС-ПМ7, запись профилограмм производилась на ПЭВМ .

На рис. 3. показаны гистограммы изменения шероховатости Ra в зависимости от методов механической обработки и упрочнения для деталей из стали 45 .





0,9 0,799 0,8

–  –  –

0,649 0,59 0,6 0,529 0,5 0,4 0,305 0,3 0,218 0,2 0,1 Рис. 3. Гистограмма изменения шероховатости Rа в зависимости от метода обработки для деталей из стали 45: 1 – точение; 2 – точение + алмазное выглаживание (АВ); 3 – шлифование; 4 – шлифование + АВ; 5 – шлифование покрытия с хромом и ультраалмазами; 6 – шлифование + АВ покрытия с хромом и ультраалмазами Анализ рис. 3 показывает, что величина шероховатости Ra после точения и шлифования и последующего алмазного выглаживания уменьшается с 0,799 мкм до 0,305 мкм, а после нанесения покрытия из хрома с ультра алмазами и последующего алмазного выглаживания– до 0,208 мкм. Проведенные исследования механических свойств деталей из сталей 45, 40Х13 и 12Х18Н10Т после точения, шлифования, алмазного выглаживания и нанесения покрытия из хрома с ультраалмазами на сталь 45 показали возможность замены дорогостоящих сталей 40Х13 и 12Х18Н10Т на дешевую сталь 45 с покрытием из хрома с ультраалмазами .

Литература

1. Полетаев, В.А., Самок Г.С., Королькова Г.С. Исследование механических свойств деталей электронасосов, упрочненных комбинированным способом // В.А. Полетаев, Г.С. Самок, Г.С. Королькова //Вестник ИГЭУ. – 2008. – Вып. 3 С .

22-25 .

Технология машиностроения

2. Самок Г.С., Королькова Г.С. Влияние метода упрочняющей обработки на качество поверхностного слоя деталей машин. // Г.С. Самок, Г.С. Королькова // Вестник ИГЭУ. - Иваново:

- ИГЭУ, 2011. - Вып. 1. С.57-61 .

Полетаев Владимир Алексеевич ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», Е-mail: poletaev@tam.ispu.ru Пучков Павел Владимирович ФГБОУВО «Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России»

Е-mail: poletaev@tam.ispu.ru

–  –  –

Исследование влияния температуры на изменение моментов трения в рабочем зазоре магнитожидкостных устройств Аннотация. Проведены исследования влияния температуры на изменение моментов трения в рабочем зазоре магнитно-жидкостных уплотнений .

Ключевые слова: шероховатость, нагрев, магнитно-жидкостной герметизатор, момент трения .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34, E-mail: poletaev@tam.ispu.ru The calculation of the moments of friction in a magnetic liquid devices with hydrodynamic(liquid) lubricant Abstract. Investigated the effect of temperature on the change in moments of friction in the working gap of the magnetic-fluid seals .

Keywords: roughness, heat, magnetic liquid sealer, the friction torque .

Момент трения является одним из важнейших параметров магнитожидкостных герметизаторов, который влияет на величины передаваемых моментов и мощности. На момент трения магнитожидкостного устройства влияет вязкость используемой магнитной жидкости, напряженность магнитного поля, градиент скорости сдвига в рабочем Состояние и перспективы развития электротехнологии зазоре устройства, величина рабочего зазора, включающая величины шероховатости поверхностей полюсов и втулки, контактирующих с магнитной жидкостью .

Для исследования влияния температуры на изменение моментов трения в рабочем зазоре магнитно-жидкостных уплотнений была спроектирована и изготовлена установка, показанная на рис. 1 .

Рис. 1. Схема экспериментальной установки:

1 – стойка; 2 – подвижный вал; 3 – неподвижный вал; 4 – съемный полюс;

5 – диск (обойма); 6 – магнит; 7 – съемный полюс; 8 – сменная втулка; 9 – гайка;

10 – хомут; 11 – корпус; 12 – болт; 13 –отверстие для измерения температуры;

14 – весы; 15 – стойка; 16 – тепловизор Магнитная жидкость размещается с равномерном рабочем зазоре с однородным магнитным полем между сменными полюсами 4 и сменной втулкой 9. Источником магнитного поля являются цилиндрические постоянные магниты 6, равномерно размещенные по окружности между полюсными приставками. Вал приводится в движение электродвигателем с регулируемой скоростью вращения. Момент трения, создаваемый магнитной жидкостью и опорными подшипниками, передается на магнитную систему устройства и измеряется электронными весами 14. Сменные втулки вала 9 выполнены из стали 3. Измерение шероховатости наружной поверхности сменных втулок производилось на приборе профилометре-профилографе АБРИСПМ7. Температура на поверхности сменной втулки 8 измеряется через отверстие 13 при помощи тепловизора 16. Тепловизор – устройство, позволяющее визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта. Это открывает ряд уникальных возможностей для разных сфер деятельности: точных измерений, контроля технологических процессов, и конечно

– обеспечения безопасности. Принцип действия современных тепловизоров основан на способности некоторых материалов фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне. В данной работе для проведения исследований использовался тепловизор Testo 882. Это модель с Технология машиностроения размером матрицы 320x240 пикселей и температурной чувствительностью 50 мК. Тепловизоры такого класса, как правило, используются для теплового контроля небольших объектов с близкого расстояния при плавном перепаде температур или объектов с большой разностью температуры, когда равномерность ее распределения не имеет значения (электрооборудование, системы нагрева и охлаждения, контакты электропроводки, строительная теплоизоляция квартир, малоэтажных домов и других объектов строительства) .

На рис. 2 показана зависимость момента трения от температуры в рабочем зазоре, образованным сменной втулкой (сталь 40Х13, Ra=8,028 мкм) и сменным полюсом (сталь 3; Ra=9,477мкм) и заполненным магнитной жидкостью типа МКУ 100-40, с разными частотами вращения втулки: 1 – 556 об/мин; 2 – 1146 об/мин; 3 – 1793 об/мин;

4 – 2331 об/мин; 5 – 2897 об/мин .

Момент трения, Нм На рис. 3 представлена зависимость момента трения от температуры в рабочем зазоре, образованным сменной втулкой (сталь 3, Ra = 7.210 мкм) и сменным полюсом (сталь 3; Ra=9,477мкм) и заполненным магнитной жидкостью типа МКУ 100-40, с разными частотами вращения втулки: 1 – 556 об/мин; 2 – 1146 об/мин; 3 – 1793 об/мин;

4 – 2331 об/мин; 5 – 2897 об/мин .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Момент трения, Нм

–  –  –

Рис. 3.

Зависимость момента трения от температуры в рабочем зазоре, образованным сменной втулкой (сталь 3, Ra=7.210 мкм) и сменным полюсом (сталь 3; Ra=9,477мкм) и заполненным магнитной жидкостью типа МКУ 100-40, с разными частотами вращения втулки:

1 – 556 об/мин; 2 – 1146 об/мин; 3 – 1793 об/мин; 4 – 2331 об/мин; 5 –2897об/мин В процессе работы в магнитно-жидкостном герметизаторе выделяется тепловая энергия, прежде всего за счет вязкостного трения слоев магнитной жидкости. Увеличение температуры ведет к уменьшению вязкости жидкости и величины момента трения .

Литература

1. Полетаев В.А, Пахолкова Т.А. Исследование моментов трения в рабочем зазоре герметизаторов при использовании разных типов магнитных жидкостей .

Вестник ИГЭУ, 2012. № 4. с. 35–39 .

2. Полетаев В.А., Арефьев И.М., Казаков Ю.Б., Пахолкова Т.А. Исследование зависимости момента трения магнитожидкостного устройства от величины рабочего зазора.// Вестник ИГЭУ, Вып. 4, Иваново, – 2013. – С.36–41 .

3. Полетаев В.А. Пахолкова Т.А, Власов А.М. Установка для исследования величины рабочего зазора на момент трения магнитожидкостных устройств.// Трение и смазка в машинах и механизмах. – Москва. – М.: «Машиностроение». – 2013. – № 9. – С. 29– 31.УДК 621.7.06 Власов Алексей Михайлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина Полетаев Владимир Алексеевич ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», Е-mail: poletaev@tam.ispu.ru

–  –  –

Трансформация субструктуры инструмента из быстрорежущей стали в процессе резания Аннотация. Рассмотрена трансформация дислокационной структуры поверхностных слоев режущего инструмента из стали Р6М5, возникающих в процессе механической обработки. Представлены экспериментальные данные по изменению плотности дислокаций, микронапряжений на рабочих поверхностях инструмента после резания стали 45 в зависимости от скорости резания .

Ключевые слова: дислокационная структура, плотность дислокаций, скорость резания .

–  –  –

Abstract. The article considers the transformation of the structure of the surface layers of the cutting tool made of steel R6M5, which appear in the process of mechanical processing. Experimental data with respect to a change in the dislocation density, microstresses on the working surfaces of tool after the cutting of steel 45 depending on cutting speed are represented .

Key words: dislocatory structure, dislocation density, cutting speed .

В настоящей работе изучалось изменение субструктуры режущего клина инструмента Р6М5 на разных этапах изнашивания в процессе обработки сталей 45, 40Х и 12XL8H10T в диапазоне скоростей V=10...80 м/мин и подач S=0,1... 0,3 мм/об .

Анализ электронографического исследования показал, что развитие субструктуры поверхностного слоя режущего инструмента при данных режимах обработки протекает аналогично. В начале периода приработки под действием деформации происходит инициирование процессов зарождения и движения дислокаций. Наблюдается образование скоплений дислокаций, которые участвуют в формировании малоугловых границ с углом разориентации соседних частей кристалла менее 10° (рис. 1, а) .

где b-вектор Бюргерса; - угол разориентации частей кристалла .

Процесс образования малоугловых границ связан с аннигиляцией дислокаций в стенках и уменьшением плотности дислокаций. Активное образование и взаимодействие дислокаций, приводит к их торможению и образованию ячеек (рис.1, б), что согласуется с уменьшением размеров блоков когерентного рассеяния и увеличения плотности дислокации в поверхностном слое режущего инструмента, по результатам рентгенографического анализа. Также наблюдается формирование оборванных высокоугловых границ межзеренного типа (рис. 1, в). Образование таких границ связано с увеличением плотности линейных дефектов в дислокационных стенках субструктуры поверхностных слоев инструмента. Это приводит к тому, что дислокации располагаются настолько близко друг к другу, что теряют свою индивидуальность их ядра сливаются, и происходит увеличение угла разориентации между соседними частями кристалла более 10° .

В период нормального изнашивания в матрице поверхностного слоя происходит образование развитой фрагментированной структуры с высокоугловыми границами межзеренного типа. Трансформация дислокаций структуры наблюдается также и в карбидной фазе инструментального материала.

Высокоугловая фрагментированная структура является наиболее износостойкой из-за высокой устойчивости и максиТехнология машиностроения мального сопротивления по отношению к деформации из-за следующих факторов:

- наличия большого количества препятствий движению дислокаций в виде сетки высокоугловых границ фрагментов межзеренного типа;

- уменьшения вероятности достижения критического значения плотности линейных дефектов в дислокационной “лавине”, необходимого для вскрытия микротрещины по границе фрагмента межзеренного типа из-за масштабного фактора (размеры фрагмента меньше или равны размерам зерна);

- предотвращения концентрации скоплений дислокаций в локальных субмикрообъемах (у высокоугловых границ фрагментов);

- более равномерного распределения линейных дефектов кристаллической структуры материала .

С формированием высокоугловой фрагментированной структуры в поверхностных слоях режущего инструмента связана минимальная интенсивность износа в период нормального изнашивания. Образование микротрещин по границам фрагментов межзеренного типа приводит на микроуровне к вырву частиц матрицы, а так же к расколу и вырву частиц карбидов, на макроуровне - к адгезионному износу режущего инструмента .

Динамическое развитие субструктуры поверхностного слоя режущего инструмента при обработке стали 45 со V=60 м/мин, S=0,3 мм/об, в первую очередь, определяются температурным фактором:

- процесс разупрочнения матрицы поверхностного слоя инструмента;

- полигонизация реализуется посредством диффузионного механизма движения дислокаций, и обусловлен высокой подвижностью линейных дефектов;

- развитие турбулентного скольжения, т. е. движения дислокаций по нескольким плоскостям скольжения в основных фазах поверхностного слоя режущего инструмента, свидетельствует о потере их сдвиговой устойчивости .

Таким образом, на основе анализа экспериментальных данных определены условия образования высокоугловой фрагментированной структуры в режущем клине инструмента из быстрорежущей стали в процессе резания:

1) i фр, где i - плотность дислокаций, недостаточная для образования высокоугловых границ;

2) Q i Q фр Q j, где Q i - температура, обуславливающая малую подвижность дислокаций; Q j - температура, достаточная для обхода препятствий - диффузионное движение;

Состояние и перспективы развития электротехнологии

3) N i N фр N j, где Ni – количество препятствий (примесных атомов, сцепленных дислокаций), недостаточное для создания высокоугловых границ; N j количество препятствий, уменьшающих длину свободного пробега дислокаций;

4) t i t фр, где t i время, нахождения микрообъемов в условиях, необходимых для фрагментации, t фр – время, в течении которого происходит фрагментация при выполнении условий 1–3 .

Литература

1. Гордиенко Л.К. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов / Л.К. Гордиенко.М.: Наука, 2005. 284с .

2. Ливоров А.В. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов / А.В .

Ливоров. М.: Новость, 2006. 90с .

3. Егорычева Е.В. Трансформация дислокационной структуры инструмента из быстрорежущей стали в процессе резания / Е.В. Егорычева, А.В. Никоноров // Вестник научно-промышленного общества. – 2012. – Вып. 19. – С. 23 .

4. Егорычева Е.В. Фазовые превращения в режущем клине инструмента в процессе изнашивания / Е.В. Егорычева // Вестник научно-промышленного общества. – 2012. – Вып. 19. – С. 28 .

Егорычева Елена Валерьевна, ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина, e-mail: egoryh@mail.ru

–  –  –

Обоснование требований к автоматизированным системам инструментального обеспечения ГПС Аннотация. Обоснованы и сформулированы требования к автоматизированным системам инструментального обеспечения гибких производственных систем и разработаны показатели их эффективности .

Ключевые слова: гибкая производственная система, автоматизированная система инструментального обеспечения, требования, показатели эффективности .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: vnkoposov@mail.ru Justification requirements for automated systems of tool for FMS Abstract. Grounded and formulated requirements for automated systems instrumental to ensure flexible production systems and developed indicators of their effectiveness .

Key words: flexible manufacturing systems, automated tool support, requirements, performance indicators .

Важнейшей подсистемой гибкой производственной системы (ГПС) является автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО). Она оказывает существенное влияние на технологические возможности и эффективность функционирования ГПС. Материальные и эксплуатационные затраты и в итоге эффективность функционирования ГПС и ее подсистем, в том числе и АСИО, в значительной мере зависит от решений, принятых на стадии проектирования. Эти затраты обусловлены не только значительной капиталоемкостью оборудования ГПС и АСИО, но и ощутимыми расходами на проектирование. Важным моментом на стадии проектирования ГПС является формулирование требований, предъявляемых к АСИО. Необоснованное завышение требований приводит к неоправданным дополнительным затратам, а занижение – к низкому качественному уровню проектных решений и низкой эффективности системы. С одной стороны проектировщику необходимо учитывать специфику того производства, для которого проектируется ГПС. С другой стороны, учитывая уровень тех или иных показателей эффективности лучших мировых образцов этих систем, он должен иметь в виду тенденции развития АСИО ГПС. При формулировании требований к АСИО и, как следствие, показателей ее эффективности необходимо учитывать один из принципов системного подхода к проектированию этой системы – принцип непротиворечивости ее показателей эффективности по отношению к показателям эффективности ГПС. Автоматизированная система инструментального обеспечения является подсистемой гибкой производственной системы .

А если рассматриваемая система (в данном случае АСИО) является частью (подсистемой) некоторой большой системы (ГПС), то любое ее улучшение будет оправдано только в том случае, когда при этом будет повышаться эффективность большой системы [1]. Принципы системной организации ГПС были сформулированы и обоснованы д.т.н., профессором Наянзиным Н.Г. [2]. Применительно к проектированию АСИО необходимо было установить логические связи между этими принципами системной организации ГПС (как большой системы), соответствуСостояние и перспективы развития электротехнологии ющими требованиями к АСИО (как подсистемы этой большой системы) и показателями эффективности, характеризующими выполнение этих требований. Результаты работы представлены в табл. 1 .

–  –  –

Для расчета количественных показателей эффективности разработаны соответствующие математические зависимости .

Качественные показатели (возможность ступенчатого наращивания элементов АСИО, технологичность изготовления нестандартного оборудования и сборки элементов АСИО и др.) определяются экспертным путем .

Использование обоснованных требований и показателей эффективности позволит проектировать конкурентоспособные АСИО ГПС .

Литература

1. Чумаков Н.М. Оценка эффективности сложных технических устройств / Н.М .

Чумаков, Е.И. Серебреный. – М.: Сов. радио, 1980. – 192 с .

2. Наянзин Н.Г. Поисковое проектирование гибких производственных систем / Н.Г. Наянзин. – М.: ВНИИТЭМР, 1986. – 76 с .

Копосов Виктор Николаевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», E-mail: vnkoposov@mail.ru Improving the quality characteristics of motor oils by introducing additives Abstract. The article describes the developed antiwear additive for engine oils, salts containing soft metals. Recently developed tribological performance lubricant. Contains the possible area of implementation of the lubricant composition .

Keywords: Fire equipment, wearless friction, lubricating composition .

Автомобильная техника подвержена негативным воздействиям ряда факторов. Это и неустановившийся режим работы, и реверс, и вибрации, и возможность попадания абразивных частиц в зону контакта трущихся поверхностей, и разнообразие внешних условий эксплуатации, вызванное как переменными нагрузками, так и изменениями в окружающей среде, – все это приводит к существенному повышению интенсивности изнашивания трущихся поверхностей деталей машин .

Для снижения износа деталей машин требуется использование качественных смазочных материалов или улучшение имеющихся смазок введением в них различных добавок. Некоторые добавки способны приводить к созданию в зоне трения металлических пленок. В ряде работ отмечается, что образование таких пленок во всех случаях приводит к повышению износостойкости узлов трения, а иногда и к проявТехнология машиностроения лению безызносности. Достигаемое повышение износостойкости может быть объяснено осуществлением в зоне трения явления избирательного переноса. Авторами проводится активная работа по созданию противоизносных присадок, содержащих в своей основе соли мягких металлов. Ранее была разработана и испытана присадка «Смазочная композиция» [1] на основе солей меди и олова предельных жирных кислот .

Присадка предназначена для индустриальных масел общего назначения и трансмиссионных масел. Действие указанной присадки описано в работах [2] .

В данной работе приводим триботехнические показатели новой смазочной композиции на основе солей никеля, олова, меди и кобальта. Указанные металлические компоненты находятся в смазке в ионном виде и способны проходить через системы фильтров. Смазочная композиция предназначена для качественного улучшения триботехнических показателей минеральных и полусинтетический масел и смазок любой вязкости, применяемых в технике любого назначения. Для оценки и сравнения разработанных присадок были исследованы зависимость коэффициента трения от приложенной нагрузки, зависимость интенсивности изнашивания от пробега при фиксированной нагрузке и коррозионная активность разработанной смазочной композиции. Эти характеристики определяют границы работоспособности пары трения .

Стойкость материалов к изнашиванию в различных средах и при различных режимах трения позволяют выявить ресурс и срок службы узлов трения .

Измерение линейного износа проводили методом «искусственных баз» по заранее нанесенным отпечаткам на твердомере ТКС - 1 М коническим твердосплавным индентором с углом при вершине 120° .

Диаметры отпечатков определялись с помощью микроскопа МБС - 10 .

Коррозионная активность масла с присадкой определялась согласно ГОСТа 20502–75. Сущность метода заключается в определении изменения массы металлических пластин, подвергшихся периодическому воздействию испытуемого объекта и воздуха, нагретых до температуры 140 С. Коррозионность определялась на приборе аналогичном ДК – НАМИ по ГОСТ 13371–67 .

Коррозионность масла определяли без добавления катализатора .

Испытания проводили в течение 10 часов при нормативной температуре (80–90 С) и непрерывном вращении мешалки. Пластины свинца толщиной 1 мм маркировали, протирали ватой, смоченной бензолом, просушивали 1–3 минуты и полировали до блеска и взвешивали с погрешностью не более 0,0002 г. Математическая обработка экспериментов показала, что оптимальным содержанием присадки в масле является 2 мас.%, что и было заложено в следующую серию исследований. Вводимая 2% концентрация разработанной присадки в моторные масла позволила качественно улучшить его основные триботехнические характеристики (рис. 1–2) .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Можно заметить на представленном рис. 1, что модифицированное масло позволило значительно (1,5–2 раза) снизить коэффициент трения. Кроме этого в некоторой степени увеличился и показатель нагрузочной способности в контактирующей паре. Такие результаты были получены, благодаря образованию на поверхности трения химически чистых, постоянно возобновляемых слоев антифрикционных металлов, а именно меди, олова, никеля и кобальта. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что при модифицировании базового моторного масла М8В разработанной присадкой интенсивность изнашивания значительно снижается с увеличением пробега контактирующей пары, а именно до 10 раз .

Испытания на коррозионную активность разработанной смазочной композиции показали, что потери массы пластин в масле с разработанным стеаратом составили от 0,88 до 0,99 г/м, что согласно ГОСТа 20502–75 соответствует отсутствию коррозионного воздействия данной присадки на испытуемое масло .

Отмечаем и тот факт, что моторное масло, модифицированное разработанным стеаратами меди, олова, кобальта и никеля гораздо стабильнее работает во всем диапазоне изученных нами нагрузок и температур, что не наблюдается в моторном масле без присадки .

Поэтому разработанная присадка позволяет в достаточной мере избежать эффекта повышенного износа во время прогрева двигателя .

Применение прогрессивных смазочных материалов позволит добиться значительных положительных результатов, а именно продлить ресурс работы узлов автотранспортной техники до 2 раз, резко снизить аварийные разрушения оборудования, сократить затраты на внеплановые ремонты оборудования, экономить горюче-смазочные материалы .

Разработанная присадка химически нейтральна ко всем видам минеральных и полусинтетических масел отечественного и импортного производства. Присадка полностью растворима маслами, не задерживается системами фильтров, не способствует коррозионным процессам. Присадка может найти широкий круг применения. Выявленные в ходе экспериментов некоторые качественные показатели, значительно превосходят показатели других аналогичных присадок. Не последним достоинством присадки является простота в применении и относительная дешевизна в изготовлении .

–  –  –

Литература

1. Киселев В.В., Мельников В.Г. Исследование свойств разработанных присадок на основе солей мягких металлов.// Эффект безызносности и триботехнологии. – 2004. – №1. – С. 16 – 20 .

2. Киселев В.В. К проблеме улучшения триботехнических свойств смазочных материалов.// Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2006. – Т.49. – № 12. – С.113 -114.УДК 621.787 .

Киселев Вячеслав Валериевич, ФГБОУВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Топоров Алексей Валериевич ФГБОУВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России Никитина Светлана Александровна, ФГБОУВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Пучков Павел Владимирович ФГБОУВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, e-mail: palpuch@mail.ru Покровский Аркадий Алексеевич ФГБОУВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Зарубин Василий Павлович, ФГБОУВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, e-mail: palpuch@mail.ru Легкова Ирина Анатольевна ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России .

e-mail: palpuch@mail.ru Исследование отражательной способности поверхностей из металла Аннотация. Работа посвящена изучению проблем, связанных с восприятием и оценкой отражательной способности поверхностей из металла. В работе рассматриваются вопросы повышения эффективности финишной обработки и оценке блеска поверхности .

Ключевые слова: отражательная способность, шероховатость поверхности .

–  –  –

Annotation. The article studies the problems associated with the perception and evaluation of metal surfaces reflectivity. It deals with questions of improving the efficiency of finishing process and evaluation of surface gloss .

Key words: reflectivity, surface roughness Отражательная способность металлической поверхности обусловлена тем, что падающий на поверхность металла свет не рассеивается равномерно по всем направлениям, как в случае матовых поверхностей, а отражается под углом, равным углу падения. Чем меньше света рассеивает поверхность и чем больше его отражается, тем более блестящей становится поверхность .

Различные способы отделки поверхности позволяют за счет уплотнения и выглаживания верхних слоев металла добиться не только увеличения прочностных характеристик, но и блеска изделия. Непосредственным результатом полирования является уменьшение толщины внешнего деформированного слоя металла вследствие изменения микрогеометрии поверхности и возникновение блеска. Полирование оказывает влияние на те свойства металла, которые связаны с состоянием его поверхности. Эффективность влияния полирования на свойства металла зависит от природы полируемого металла или сплава, его химического состава, кристаллической структуры и механической обработки. Полирование оказывает заметное влияние на твердость, прочность металла. Процессы финишной абразивной обработки, относящиеся к низкотемпературным и малоотходным, позволяют при минимальТехнология машиностроения ном съеме материала заготовки управлять микронометрическими и физическими показателями поверхностных слоев деталей.Оптические системы позволяют контролировать шероховатость поверхности и уровень её отражательной способности. Это обеспечивается зависимостью интенсивности рассеивания света при отражении его от микронеровностей поверхности Для изучения отражения использовались образцы после шлифовки на стеклянных вращающихся дисках (шлифованных) последовательно различными номерами пасты ГОИ и полировки сначала на суконном, затем на замшевом и бархатном вращающихся дисках с применением в качестве абразива окиси хрома или окиси алюминия .

Измерения производились на кварцевом фотоэлектрическом спектрофотометре с помощью специально сконструированной для этой цели насадки, позволяющей измерять абсолютным методом коэффициенты отражения при угле падения лучей в 45°. Хотя угол падения лучей на поверхность образца при исследовании под микроскопом близок к нормальному, однако опыты показали, что при изменении угла падения от 0° до 45° коэффициент отражения металлов изменяется приблизительно на 1%, что фактически находится в пределах погрешности измерения (2–3 %). Абсолютно гладкая поверхность, не имеющая дефектов хорошо и однородно отражает падающий свет и имеет высокую отражательную способность. При визуальном осмотре отмечено, что она сильно отражает или очень блестит. Если смотреть через лупу или под микроскопом на поверхность не отполированного изделия (рис.1, а), то отмечено, что она "поцарапана" и имеет полосы, которые идут во всех направлениях. Поверхность, обработанная абразивной шкуркой (рис. 1,б) вся в полосах. Это можно почувствовать даже прикоснувшись пальцами. Эти недостатки поверхности отражают падающий свет в различных направлениях, поэтому поверхность кажется не отражающей, то есть без блеска и света .

–  –  –

Выявлено, что полирование без съема металла в конце обработки уменьшает шероховатость и увеличивает микротвердость поСостояние и перспективы развития электротехнологии верхности изделия (рис. 1, в). Для получения перехода от активного резания к полированию – смятию без съема металла – целесообразно выполнять, в первую очередь, центробежно-ротационную обработку, а затем магнитно-абразивное полирование и галтовку .

При исследовании в отраженном свете четкое изображение получается только при полном отражении световых лучей от хорошо полированной зеркальной поверхности. В случае некачественной полировки падающий свет рассеивается шероховатостями поверхности и разрешающая способность микроскопа резко снижается. Неправильное шлифование сильно искажает структуру металла и может привести к ошибкам при металлографическом анализе. При использовании ультрафиолетовых лучей, имеющих меньшую длину волны, влияние шероховатостей поверхности шлифа возрастает .

При шлифовке образца необходим последовательный переход от грубой отделки к тонкой, чтобы не допустить так называемой ложной шлифовки. Иначе говоря, отражательная способность или блеск поверхности определяется соотношением между интенсивностью зеркально-отраженного и диффузно рассеянного света .

Поэтому блеск поверхности может быть охарактеризован следующим уравнением:

Б = Iо /Iо + Ip = Iо /Iс где Iо – интенсивность зеркально-отраженного света; Iр – интенсивность диффузно рассеянного света; Б – блеск поверхности; Ic = Iо + Ip – суммарная интенсивность светового луча .

В случае идеально зеркальной поверхности это отношение Iо /Iс = 1, так как Iр = 0. Чем больше блеск поверхности, тем ближе к единице отношение Iо/Iс. Измерение интенсивности зеркальноотраженного света для характеристики степени блеска металлической поверхности применяется чаще других методов. Зеркально-отраженный свет при измерении улавливается либо оптическим прибором – фотометром (фотометрический метод), либо фотоэлектрическим прибором – фотоэлементом (фотоэлектрический метод). Указанный способ определения блеска поверхности применяется только для плоских поверхностей и для поверхностей с очень малой кривизной .

Блеск оценивался качественно следующим образом:

а) зеркальный – резкость изображения рисунка на поверхности соответствует изображению на зеркале;

б) блестящий – резкое изображение рисунка на поверхности, но верхний конец изображения несколько размыт;

в) полублестящий – изображение рисунка заметное, но не резкое;

г) матовый – изображение рисунка сильно размыто и заметно лишь на ближней к рисунку части образца;

д) глубокоматовый – изображение предмета отсутствует .

Технология машиностроения Для установления блеска берется результат из трех независимых определений. В условиях отсутствия приборов для определения блеска покрытий можно также использовать визуальный метод сравнения с эталонами .

Для исследований по оценке блеска были изготовлены эталоны от совершенно матового до зеркально-блестящего. Величина блеска исследуемого образца определялась номером эталона .

Проведены эксперименты, направленные на изучение влияния последовательности технологических операций на качество отражательной способности поверхности .

Литература

1. Волкова М.Ю. Исследование влияния отделки изделия на формообразование поверхности изделий малой пластики // Состояние и перспективы развития электротехнологии (XVI Бенардосовские чтения). – Иваново, 2011 г., том 3, (С .

288-291) .

2. Волкова М.Ю., Егорычева Е.В. Влияние качества обработки поверхностей деталей на продление срока службы промышленных изделий // Современные проблемы теории машин. II международная заочная научно-практическая конференция, 20 июня 2014 г., г. Новокузнецк: материалы конференции. – Новокузнецк: Издательский центр "СибГИУ". - 2014. - №2. - С. 138–140 .

Волкова Маргарита Юрьевна, ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина, E-mail: margaret_wolf@mail.ru

–  –  –

Применение программы ANSYS для теплового анализа магнитожидкостного герметизатора Аннотация. Рассмотрен процесс охлаждения магнитно-жидкостного уплотнения, выполненный в среде программы ANSYS .

Ключевые слова: температура, программа ANSYS, охлаждение, магнитножидкостное уплотнение .

Abstract. The process of cooling the magnetic liquid seal realized in the framework of the program ANSYS .

Keywords: temperature, the program ANSYS, cooling, magnetic fluid seal .

Программа ANSYS – это гибкое, надежное средство проектирования и анализа. Каждая ее версия включает новые и расширяет прежние возможности пакета, что делает программу быстродействующей, более гибкой и удобной. Эти ее качества помогают пользователям справиться с непрерывно возрастающими запросами современного промышленного производства .

Для исследования влияния величины температуры на момент трения в рабочем зазоре магнитожидкостного устройства была спроектирована и изготовлена установка с радиальным магнитожидкостным уплотнением. В процессе работы уплотнение нагревается до 60 °С.

Для решения задачи распределения температуры приняты условия:

начальная температура нагрева уплотнения 60 °С; температура окружающей среды 22 °С; время охлаждения 30 минут .

Порядок действий:

1. Запустить ANSYS Workbench .

2. Выбрать тип решателя. Добавить в рабочую область проекта блок TransientTermal .

3. В EngineeringData из базы данных материалов добавить в расчёт необходимые данные .

4. Загрузитть геометрической моделью уплотнения, заранее созданую в CAD системе «КОМПАС 3D» (рис. 1). Загруженная геометрическая модель представлена на рис. 2 .

5.Зайти в Geometry и выбрать для каждой детали сборки тип элемента Fluid (жидкий) или Solid (твердый) (рис. 3) .

6. Приступить к созданию конечно-элементной модели. Зайти в ячейку Model. Откроется приложение Mechanical. Выбрать ветку Geometry – Solid и завести данные по материалам деталей. Далее через ветку Mesh задать параметры конечно-элементной модели .

Затем вызвать контекстное меню ветки Mesh и пункт GenerateMesh (Создать сетку) (рис. 4). При этом будет создана конечно-элементная модель уплотнения (рис. 5) .

Технология машиностроения

–  –  –

7. Далее задать начальные условия для расчета. В InitialTemperature установить начальную температуру уплотнения равной 60°С (рис. 6,….. а) .

8. Затем в AnalysisSettings определить последовательность расчета. В свойствах AnalysisSettings отключить автоматический выбор шага расчета (AutoTimeStepping), а время окончания расчета установить в 1800 с; шаг расчета 180 с (рис. 6, б) .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

9. Далее задать параметры теплообмена уплотнения с окружающей средой. Добавить тепловое воздействие типа конвекция (Convection). В свойстве Geometry ветки Convection определить область уплотнения, на которое происходит тепловое воздействие. Также задать температуру окружающей среды 22 °С и коэффициент теплопередачи (FilmCoefficient) .

–  –  –

10. В Solution добавить расчетный параметр Temperature (температура) и выбрать Solve с целью начала расчета задачи .

11. После вычисления получен результат (рис.7) .

–  –  –

Литература

1. Полетаев В.А. Пахолкова Т.А, Власов А.М. Установка для исследования величины рабочего зазора на момент трения магнитожидкостных устройств // Трение и смазка в машинах и механизмах. – Москва. – М.: «Машиностроение». – 2013. – № 9. – С. 29– 31.УДК 621.7.06 Власов Алексей Михайлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина Полетаев Владимир Алексеевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», Е-mail: poletaev@tam.ispu.ru Голяс Антон Андреевич ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина

–  –  –

Роль структуры инструментального материалав процессе изнашивания твердосплавного режущего инструмента Аннотация. Представлена физическая модель изнашивания режущего инструмента из твердого сплава при обработке стали. Описаны процессы в кобальтовой связке и карбидной составляющей инструментального материала .

Обоснована необходимость упрочнения в первую очередь кобальтовой связки .

Ключевые слова: твердый сплав, резание, упрочнение .

–  –  –

The role of the structure of the tool material in the process of wear of carbide cutting tools Abstract. Presents the physical model of the wear of cutting tools from solid carbide for machining steel. Described processes in cobalt binder and the carbide component of the tool material. The necessity of hardening primarily of cobalt binder .

Key words: hard alloy, cutting, hardening .

При проектировании составов новых инструментальных материалов и разработке методов предварительного упрочнения необходимо иметь точное представление о процессе изнашивания инструмента Состояние и перспективы развития электротехнологии при резании. В настоящее время не существует единого подхода к описанию процесса разрушения твердого сплава при изнашивании режущего инструмента. Остается невыясненным и вопрос о влиянии отдельных элементов структуры инструментального материала на механизм изнашивания и стойкость инструмента .

В данной статье представлены результаты исследования процесса изнашивания твердых сплавов групп ТК и ВК при обработке углеродистых сталей в диапазоне скоростей резания 20-750 м/мин. Исследования выполнены с использованием растровой и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного и микродифракционного анализов. Многокомпонентное строение твердого сплава, обуславливает требование оценки удельного вклада элементов структуры в суммарный механизм разрушения инструментального материала. Вид разрушения элементов структуры исследовался методами количественной фрактографии .

При принятых условиях резания и геометрии режущего инструмента, максимум стойкости располагается в диапазоне скоростей резания 50-60 м/мин.

Для выяснения причин изнашивания контактной поверхности производились исследования качественных и количественных характеристик субмикроструктуры карбидных фаз и кобальтовой связки твердого сплава:

- плотности дислокаций ;

- размера и угла разориентации блоков когерентного рассеяния d и ;

- микродеформаций кристаллической решетки .

Установлено, что на скоростях резания восходящей ветви стойкостной зависимости, субструктура всех фаз инструментального материала характеризуется высокой плотностью дефектов кристаллического строения и хаотическим распределением дислокаций .

В объеме кобальтовой фазы обнаружены локальные скопления дислокаций. Плотность дислокаций в них значительно выше средней и 13 -2 достигает значений 110 см .

Локальные скопления дислокаций в кобальтовой фазе служат источником зарождения дислокационных субмикротрещин. Разрушение инструментального материала происходит вследствие слияния субмикротрещин в микротрещину в объеме кобальтовой связки, что приводит к вырыву карбидного зерна или блока зерен. В диапазоне скоростей резания, близких к оптимуму стойкостной зависимости “Т-V”, наблюдается постепенное развитие блочной субструктуры в кобальтовой связке .

Формирование блоков связано с механизмом поперечного скольжения дислокаций, образованием дислокационных стенок и постепенным ростом плотности дислокаций в стенках. Повышение числа дислокаций в стенке на единицу ее длины обуславливает увеличение угла разориентации блоков кристаллитов до 6-10. Границы блоков кристаллитов, разориентированные на угол более 8, практически исключают прохождение дислокаций из внутреннего объема блока через его границу. ГенеТехнология машиностроения рируемые под действием контактных нагрузок дислокации расходуются на построение новых дислокационных стенок и увеличение угла разориентации блоков .

Результатом описанного выше процесса, является формирование в связке мелкоблочной (d=250 нм) и разориентированной (=8.8) структуры. Малый размер блоков кристаллитов препятствует формированию длинных очередей дислокаций и, как следствие, слиянию дислокаций в субмикротрещину .

Дислокационная структура карбидной фазы в диапазоне скоростей резания, соответствующих максимальной стойкости режущего инструмента, характеризуется средним размером блока кристаллита 25-30 нм и углом разориентации блоков около 10. На участках поверхности контакта, имеющих развитую дислокационную субструктуру, разрушение карбидной фазы происходит вследствие микроскола частиц, размер которых сравним с размером блока кристаллита (30-40 нм). Разрушение кобальтовой связки наблюдается на участках, свободных от дислокационных стенок, обычно у границ зерен карбидной фазы. Разрушение происходит вследствие образования дислокационной трещины или поры по границе MeC-Co .

Для скоростей резания, незначительно превышающих оптимальные, характерно развитие диффузионных процессов по границам зерен карбидных фаз. Дислокационная субструктура состоит из оборванных дислокационных стенок и хаотически распределенных дислокаций .

Вследствие интенсивного поперечного скольжения дислокаций, в связке не формируется развитая субструктура. Изнашивание поверхности контакта сопровождается образованием дислокационных и диффузионных пор на границах зерен карбидов, в результате происходит разрушение материала по границам MeC-Co .

Зерна карбидной фазы имеют средний размер блоков кристаллитов равный 75 нм при угле разориентации около 6. Обнаружены скопления дислокаций в виде широких полос. В большинстве зерен WC наблюдаются разные стадии деформации по одной и двум плоскостям скольжения .

В диапазоне скоростей резания 250-450 м/мин, изнашивание сопровождается диффузией кобальта в обрабатываемый и железа в инструментальный материал. Разрушение поверхности контакта происходит вследствие среза групп зерен (250 м/мин), либо слоя зерен карбидной фазы (до 450 м/мин) .

Для скоростей резания 450-750 м/мин характерна дислокационная структура, близкая к исходному инструментальному материалу .

Распределение дислокаций - хаотическое, формирования дислокационных стенок и границ не наблюдалось .

Как показали проведенные исследования, варьирование условий (скорости) резания, приводит к изменению проявлений изнашивания по

<

Состояние и перспективы развития электротехнологии

верхности контакта. Причем эти изменения могут быть разбиты на два вида:

- изменения относительной интенсивности разрушения по компонентам твердого сплава;

- изменения механизма изнашивания сплава в целом .

На основе предложенной классификации изменений, построены модели изнашивания твердосплавного инструментального материала двух различных типов:

- модели механизмов изнашивания элементов структуры твердого сплава;

- модели изнашивания сплава в целом, в данных условиях резания .

На основании определения вклада разрушения элементов структуры инструментального материала при изнашивании, аргументирован выбор компонент твердого сплава, лимитирующих стойкость режущего инструмента в зависимости от скорости резания. Стойкость инструмента в диапазоне скоростей резания 20-250 м/мин определяется процессами, протекающими в кобальтовой связке. Время, в течение которого кобальтовая связка в состоянии удерживать карбидное зерно на поверхности контакта, определяет вклад карбидной фазы в суммарную стойкость инструмента .

Литература

1. Егорычева Е.В. Трансформация дислокационной структуры инструмента из быстрорежущей стали в процессе резания / Е.В. Егорычева, А.В. Никоноров // Вестник научно-промышленного общества. – 2012. – Вып. 19. – С. 23 .

Егорычева Елена Валерьевна, ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина, e-mail: egoryh@mail.ru Никоноров Алексей Владимирович, ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина,

–  –  –

Оценка надежности автоматизированных систем инструментального обеспечения ГПС Аннотация. Приведена методика оценки надежности автоматизированных систем инструментального обеспечения ГПС .

Ключевые слова: гибкая производственная система, автоматизированная система инструментального обеспечения, надежность, коэффициент готовности .

Технология машиностроения

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: vnkoposov@mail.ru Evaluation of reliability of automated systems of tool for FMS Abstract. Method of evaluating the reliability of automated systems of tool for FMS .

Key words: flexible manufacturing systems, automated tool support, reliability, and availability .

При проектировании гибких производственных систем (ГПС) и отдельных ее подсистем необходима количественная оценка уровня их надежности. Отсутствие этой оценки может привести к созданию неэффективной системы .

Одной из важнейших подсистем ГПС является автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО). Проектирование АСИО как подсистемы ГПС также требует оценки ее надежности .

На этапе проектирования для оценки надежности элементов (подсистем) и системы в целом целесообразно использовать коэффициент готовности (коэффициент технического использования). Подобным образом поступают многие фирмы, проектирующие станочные системы.

Применительно к АСИО коэффициент готовности К Г в общем виде определится:

Tр KГ, (1) Tр Tнпл1 Tнпл2 где Tр – время работы АСИО за период эксплуатации ГПС; Tнпл1 – время на обнаружение, поиск причины и непланового ремонта по устранению отказов устройств АСИО; Тнпл2 – время на обнаружение и замену отказавших режущих инструментов .

Разделив числитель и знаменатель в правой части уравнения (1) на Тр, получим:

KГ, (2) 1 Kнпл1 Kнпл2 где Kнпл1 – удельная длительность восстановления (устранения отказов) элементов АСИО; Kнпл2 – удельная длительность замены отказавших инструментов .

Для определения численных значений Kнпл1 и Kнпл2 необходимы данные статистических исследований (наблюдений) за работой элементов АСИО и режущих инструментов. Для примера приведена часть данных статистических наблюдений за работой устройств автоматической смены инструментов (УАСИ) станков типа «обрабатывающий центр» (ОЦ) моделей ИР320ПМФ4, ИР500ПМФ4 и ИР800ПМФ4, произСостояние и перспективы развития электротехнологии веденных специалистами Ивановского станкостроительного производственного объединения имени 50-летия СССР (табл. 1) .

Таблица 1. Данные по простоям станков типа «обрабатывающий центр»

моделей ИР320ПМФ4, ИР500ПМФ4 и ИР800ПМФ4 по причине выхода из строя механизмов УАСИ

–  –  –

нии KГ для устройств автоматической смены инструментов станков ГПС. С накоплением опыта эксплуатации станков и ГПС в целом необходимо уточнять эти величины для различных моделей станков, а также значения KГ для других устройств АСИО .

Таблица 2. Значения удельной длительности восстановления механизмов УАСИ станков типа ОЦ моделей ИР320ПМФ4, ИР500ПМФ4 и ИР800ПМФ4

–  –  –

Ниже приведены расчетные формулы для определения коэффициента готовности KГ(АСИО) в целом для АСИО. Они получены на основе использования средств теории вероятностей. Для других АСИО формулы могут быть получены по аналогии .

Для ГПС, в которой каждый станок оснащен УАСИ и работает автономно, коэффициент готовности АСИО определится:

KГ( АСИО) 1 (1 KГ( УАСИ1))(1 KГ(УАСИ2))... (1 KГ(УАСИN)), (4) где KГ(УАСИ1), KГ(УАСИ2), …, KГ(УАСИN) – коэффициенты готовности УАСИ1, УАСИ2, …, УАСИN 1-го, 2-го, N-го станков ГПС .

В ГПС имеется центральный магазин инструментов (ЦМИ), общий для всех станков. Инструменты из ЦМИ в шпиндели станков и обратно доставляются с помощью общего для всех станков технического средства транспортирования инструментов (ТСТИ).

Для такой АСИО коэффициент готовности рассчитывается по формуле:

KГ( АСИО) KГ(ЦМИ ) KГ(ТСТИ), (5) где KГ(ЦМИ) – коэффициент готовности ЦМИ; KГ(ТСТИ) – коэффициент готовности ТСТИ .

В ГПС имеется центральный инструментальный склад (ЦИС), общий для всех станков. Каждый станок оснащен УАСИ. Замена инструментов в инструментальных магазинах станков производится автоматически с помощью технического средства транспортирования инструментов, расположенного между ЦИС и станками. В этом случае коэффициент готовности АСИО равен KГ( АСИО) (1 (1 KГ( УАСИ1))(1 KГ( УАСИ2)) (6)... (1 KГ( УАСИN))) KГ( ТСТИ) KГ(ЦИС ), где KГ(ЦИС) – коэффициент готовности ЦИС .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Величина KГ(АСИО) зависит от величин KГ отдельных ее элементов и инструментов, а также от структуры системы. Это необходимо учитывать на этапе проектирования АСИО, принимая рациональные структурные решения. При этом следует понимать также, что оценку эффективности АСИО в целом необходимо производить по системе показателей эффективности, среди которых KГ(АСИО) является только одним из них, и решать задачу многокритериальной оптимизации системы .

Копосов Виктор Николаевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», E-mail: vnkoposov@mail.ru

–  –  –

Аннотация. В статье рассмотрены фазовые изменения инструментального материала в процессе резания на разных этапах изнашивания. Представлены экспериментальные данные по изменению плотности дислокаций, микронапряжений на рабочих поверхностях инструмента в процессе резания .

Ключевые слова: режущий инструмент; фазовый состав; стойкость инструмента, дислокационная структура, плотность дислокаций, скорость резания .

–  –  –

Abstract. The article considers the material phase change during the cutting process at different stages of wear. Experimental data with respect to a change in the dislocation density, microstresses on the working surfaces of tool in the cutting .

Key words: cutting tools; phase composition; the resistance of the tool, dislocatory structure, dislocation density, cutting speed .

Технология машиностроения

В процессе резания в структуре инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 происходит ряд изменений, которые охватывают не только мартенситную основу, но и карбидную составляющую материала .

Рентгенографическое исследование позволило установить влияние деформации на карбидную фазу инструментального материала .

Проводился анализ изменений, происходящих в карбидной фазе Ме 6C, путем исследования интерференционных максимумов (333,511); (400);

(644). За критерий структурных изменений принималась физическая ширина интерференционных линий на рентгенограммах. Так как уширение линий вызвано одновременным влиянием микроискажений и дисперсности, то учитывались уширения n и m, обусловленные микроискажениями и мелкодисперсностью соответственно:

+ =nm N х M x dx, где N(x) функция микроискажений решетки; М(х) функция мелкодисперсности Анализ данных указывает на существование зависимости ширины рентгеновских линий от индексов (HKL). Это, по существу, связано с тем, что уширение отражений от поверхностных пластически деформированных слоев вызывается уменьшением размеров блоков мозаики, а также микроискажениями кристаллической решетки. Характерно, что в процессе резания со скоростью V=20 м/мин для кристаллографических плоскостей с малой суммой индексов (400) зафиксировано наименьшее значение физической ширины. Это указывает на преимущественную связь изменений физической ширины интерференционных пиков с размерами блоков когерентного рассеяния .

На рис. 1 демонстрируются интерференционные пики карбида Ме6С (644) на разных этапах изнашивания режущего инструмента. В процессе изнашивания инструмента при обработке со скоростью 20 м/мин наблюдается интенсивное размытие рентгеновских линий (рис. 2, б, 2,в), что свидетельствует о дроблении элементов субструктуры [1]. Данного эффекта при обработке со скоростью резания V=60 м/мин не зарегистрировано .

Изменение интенсивности дифракционного пика Me 6С (644) к фону I(644)/Iфон показало, что в процессе резания происходит увеличение элементарных искажений в карбидной фазе режущего инструмента во всем исследуемом диапазоне скоростей .

б) Рис. 1. Зависимость изменения физической ширины интерференционных линий карбидной фазы от фаски износа по задней поверхности h3 инструмента Р6М5 в процессе обработки стали 45:а–V=20 м/мин: 1–Ме6С(644); 2–Ме6 С(333);

3–Ме6С(400);б – V=60 м/мин: 1–Ме6С(644); 2–Ме6 С(333); 3–Ме6С(400)

–  –  –

Таким образом, рентгеновский анализ показал, что в процессе изнашивания наблюдаются искажения атомно-кристаллической структуры карбидной фазы инструмента: наблюдается формирование дисТехнология машиностроения локационной структуры при резании со скоростью V=20…60 м/мин и уменьшение размеров блоков мозаики при скорости V=20 м/мин .

В настоящей работе проводилось исследование характера карбидной фазы инструментального материала по глубине режущего клина инструмента путем послойного удаления металла. Исследования показали, что ширина рентгеновских линий по глубине режущего клина инструмента существенно изменяется. Ширина линий, а следовательно, и плотность дислокаций максимальны в самых тонких слоях инструментального материала .

В более глубоких слоях исследуемой поверхности (до б=140 мкм) наблюдается значительно меньшая ширина линий (HKL) .

Также изучалась зависимость ширины интерференционной линии (644) в поверхностных слоях инструмента различной толщины инструмента от времени обработки стали 45. Исследование показало, что в слоях глубиной 50 и 100 мкм, то есть в случае, когда интерференционная картина формируется в основном кристаллитами, расположенными относительно далеко от поверхности, увеличение времени резания вызывает лишь незначительное повышение значения ширины линии .

Таким образом, в процессе резания структурные изменения в карбидной фазе инструмента, связанные с накоплением плотности дислокаций, происходят в основном в тонких поверхностных слоях .

Литература

1. Егорычева Е.В. Трансформация дислокационной структуры инструмента из быстрорежущей стали в процессе резания / Е.В. Егорычева, А.В. Никоноров // Вестник научно-промышленного общества. – 2012. – Вып. 19. – С. 23 .

2. Егорычева Е.В. Фазовые превращения в режущем клине инструмента в процессе изнашивания / Е.В. Егорычева // Вестник научно-промышленного общества. – 2012. – Вып. 19. – С. 28.УДК 621.313 Егорычева Елена Валерьевна, ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина, e-mail: egoryh@mail.ru Никоноров Алексей Владимирович, ФГБОУВПО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина, Аннотация. Рассматриваются вопросы разработки объектноориентированных моделей приводных устройств технологического оборудования. Представлены математические модели двигателя постоянного тока с независимым возбуждением и синхронного двигателя с постоянными магнитами в пространстве состояний .

Ключевые слова: модель, двигатель, пространство состояний .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: admin@tam.ispu.ru Development of object-oriented models of drive devices Abstract. Deals with the development of object-oriented models of drive devices of technological equipment. Presents the mathematical models of direct current motor with independent excitation and synchronous motor with permanent magnets in the state space .

Key words: model, motor, state space .

–  –  –

где [xext нач] – значение расширенного вектора состояния [xext] в начальный момент времени tнач .

При моделировании вычисления организуются следующим образом. Состояние устройств дискретного действия определяется в момент времени t=tнач и принимается неизменным в течение времени шага расчета t. На каждом расчетном интервале t сначала формируется расширенная матрица состояния [Aext], определяются значения коэффициентов ее характеристического уравнения, и рассчитываются ее собственные числа. Затем вычисляется переходная матрица состояния [1] <

–  –  –

Литература

1. Деруссо, П. Пространство состояний в теории управления (для инженеров):

пер. с англ. / П. Деруссо, Р. Рой, Ч. Клоуз. – М.: Наука: Главная редакция физикоматематической литературы, 1970. – 620 с .

2. Копылов, И.П. Электрические машины: учеб. для вузов / И.П. Копылов. – Изд .

2-е, перераб. – М.: Высшая школа: Логос, 2000. – 607 с .

3. Шурыгин, А.М. Математическое описание бесколлекторного двигателя в неподвижной системе координат / А.М. Шурыгин, М.Н. Шурыгин, А.А. Масляева // Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVI Бенардосовские чтения). – Иваново: ИГЭУ, 2011. – Т. 3: Электротехника. – С. 154-156 .

Шурыгин Андрей Михайлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: admin@tam.ispu.ru Шурыгин Михаил Николаевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: admin@tam.ispu.ru

–  –  –

Адаптер сопряжения электропривода с агрегатом Аннотация. Для управления цифровыми электроприводами технологических агрегатов, снабженных промышленными контроллерами, используются адаптеры, которые также построены на микроконтроллерах. При этом они выполняет задачу преобразования слова задания скорости ЭП, получаемого от контроллера агрегата, в формат, необходимый для управления скоростью ЭП, и последующую передачу результата преобразования по последовательному интерфейсу RS-232 в цифровую систему управления электроприводом .

Ключевые слова: цифровой электропривод, адаптер связи, технологический агрегат .

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: kaa_alp@mail.ru Electric actuator with interface adapter unit Abstract. Electric drive technology for managing digital units are industrial controllers, use adapters that are also based on microcontrollers. They perform the task of converting a Word set the speed controller by the EP unit, in the format required for the speed control of the EP, and the subsequent transfer of the transform on the serial interfaceRS-232 in a digital electric drive control system .

Key words: Digital power, power connection, the technology unit .

Адаптер разработан и предназначен для сопряжения электропривода бесконтактного с фазовой модуляцией (далее ЭП) с микроконтроллером агрегата (МКА), на котором установлен данный электропривод .

Адаптер поддерживает четыре скорости обмена c ЭП по интерфейсу RS-232: 9600, 19200, 38400, 57600 (бит/с) .

Формат передачи данных: восемь «бит данных», один «стоп бит» .

Для задания скорости обмена по интерфейсу RS-232 используются перемычки «BR0» и «BR1», устанавливаемые на выводы разъёма XP4 согласно табл. 1 .

После включения напряжения питания микроконтроллер (далее МК) адаптера начинает выполнять программу, записанную в его внутреннюю память программ .

–  –  –

На первом этапе выполнения программы в зависимости от установки перемычки «TEST» (X1) выбирается один из двух режимов работы адаптера:

а) тестовый режим;

б) рабочий режим .

Тестовый режим предназначен для проверки работоспособности адаптера после завершения его сборки или ремонта, связанного с заменой электронных компонентов, а также в случае возникновения подозрений на неисправность адаптера .

Адаптер переводится в тестовый режим установкой перемычки «TEST» (X1:1 – X1:2) .

–  –  –

Рабочий режим является основным режимом работы адаптера .

Находясь в этом режиме, адаптер обеспечивает преобразование слова задания скорости ЭП, получаемого от контроллера агрегата, в формат, Состояние и перспективы развития электротехнологии необходимый для управления скоростью ЭП и последующую передачу результата преобразования по последовательному интерфейсу RS-232 .

Адаптер переходит в рабочий режим после включения питания при условии, что перемычка «TEST» (X1) не установлена .

Первый этап работы – тестирование внутренних устройств МК .

Выполняются следующие тесты:

а) тест ОЗУ МК;

б) тест памяти программ МК .

Если в ходе выполнения теста ОЗУ или теста памяти программ была выявлена ошибка, то дальнейшее выполнение тестов прекращается, индицируется код ошибки в соответствии с табл. 2. Адаптер неработоспособен и нуждается в ремонте .

Если тесты пройдены успешно, включается светодиод «RUN», адаптер готов к работе. В процессе работы адаптер контролирует наличие связи с контроллером объекта .

Если в течение 1,2 с не будет получено слово задания скорости от МКА или принятое слово будет некорректным (больше 0x0FFF), адаптер передаст команду на останов ЭП (0x0000) и отобразит отсутствие связи с МКА согласно табл. 3 .

Адаптер будет передавать команду на останов ЭП с периодичностью 1,2 с, пока связь с МКА не будет восстановлена. После передачи задания скорости электроприводу, адаптер ожидает подтверждения приёма от ЭП в течении 10 мс и в случае отсутствия ответа однократно повторяет передачу задания. Если ответ ЭП вновь не будет получен, адаптер индицирует отсутствие связи с ЭП согласно табл. 3 .

Светодиод «TX» индицирует передачу слова управления от адаптера к электроприводу .

Таблица 3. Индикация состояний адаптера в рабочем режиме Светодиоды Значение индикации «ALM» «RUN»

Адаптер функционирует нормально Нет связи с электроприводом Нет связи с МКА в течении времени, большего 1,2 с (1) Нет связи с МКА и с электроприводом (1) (1) – светодиоды переключаются синхронно (одновременно) с частотой 1 Гц .

Адаптер сопряжения электропривода с микроконтроллером агрегата позволяет оперативно протестировать его работоспособность после сборки, ремонта и в случае возникновения подозрений на его неисправность, а также обеспечивает связь электропривода с рабочим агрегатом, включая управление скоростью электропривода по запросу от агрегата .

Киселев Александр Анатольевич ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», E-mail: kaa_alp@mail.ru Технология машиностроения

–  –  –

Стратегия математического моделирования процесса электрохимической размерной обработки металлов Аннотация. В работе решается задача определения стратегии для математического моделирования процесса электрохимической обработки в импульсных электрических режимах. Предложенная стратегия математического моделирования позволяет сократить время исследования, так как в этом случае изменение параметров режимов и условий не требует создания новой экспериментальной установки .

Ключевые слова: электрохимическая размерная обработка, импульсные электрические режимы, математическое моделирование .

–  –  –

Abstract. Computer-aided simulations aimed to determination of optimal modes of electrochemical machining significantly reduce the time needed to conduct research and facilitate development of new manufacturing machinery. The simulation strategy proposed allows to reduce the time needed to conduct research, because changes in parameters, modes and conditions do not require to build a new experimental setup .

Keywords: electrochemical machining, pulsed electrical modes, mathematical simulations .

Известно, что привлечение компьютерных моделей существенно облегчает разработку нового технологического оборудования и сокращает время исследования, так как в этом случае изменение параметСостояние и перспективы развития электротехнологии ров и условий не требует создания новой экспериментальной установки и проведения дорогостоящего эксперимента. Для процесса электрохимической размерной обработки металлов развитие таких моделей является актуальным так как он находит применение при обработке турбинных лопаток, каналов систем газового охлаждения (например, в роторах турбогенераторов) и т.п .

Ранее [1, 2] нами доказано, что в случае нестационарной электрохимической размерной обработки (ЭХО) никеля в 1М NaNO 3 существенное влияние на точность копирования электрода-инструмента оказывает частота следования и форма импульсов. Так как лимитирующей стадией ЭХО обычно является процесс отвода продуктов растворения металла от межфазной границы [3], нами было выдвинуто предположение, что влияние на точность формообразования может быть связано с характером влияния нестационарного неоднородного электрического поля в межэлектродном зазоре на траекторию движения заряженных частиц (ионов) [4].

Обоснование данного положения базируется на стадийной природе электрохимических процессов: стадию разряда-ионизации всегда сопровождают стадии массопереноса:

реагирующее вещество сначала должно подойти к электроду, а затем образовавшиеся продукты реакции должны быть удалены с поверхности электрода. При высоких плотностях тока скорость растворения металла лимитируется скоростью массопереноса, который, в общем случае, представляет собой сумму диффузионной, миграционной и конвективной составляющих. Плотность тока в электрохимической системе определяется плотностью потока заряженных частиц .

Однако, изложенных выше положений недостаточно для построения строгой математической модели ЭХО и требуется учет дополнительных факторов .

Во-первых, следует учесть, что плотность тока зависит от скачка потенциала между поверхностью электрода и объемом жидкости. В ходе высокоскоростного анодного растворения металлов возникает значительный градиент концентрации ионов в тонком прианодном слое, что приводит к значительным изменениям межфазного скачка потенциала. Влияние потенциала Ni рабочего электрода (измеренного относительно насыщенного каломельного электрода) на плотность тока определено в серии поляризационных измерений на вращающемся дисковом электроде (ВДЭ) .

На рис. 1 даны характерные зависимости плотности тока от потенциала рабочего электрода при разных скоростях вращения ВДЭ. Наблюдаемые на поляризационных кривых осцилляции тока связаны с периодическим образованием и разрушением оксидного слоя .

При высоких потенциалах эти пульсации происходят в пределах определенных значений тока, поэтому можно говорить о некотором максимальном (предельном) его значении. Величина максимального тока практически линейно зависит от квадратного корня от частоты вращения дискового электрода (рис. 2). Такая зависимость согласуется Технология машиностроения с предположением о диффузионном контроле процесса растворения никеля в данном растворе .

Рис. 1. Потенциодинамические поля- Рис. 2. Зависимость максимальноризационные кривые анодного раство- го анодного тока от квадратного корня рения никеля в 1М растворе NaNO3 из скорости вращения дискового при разных скоростях вращения электрода при анодном растворении дискового электрода: никеля в 1М растворе NaNO3 .

1 – без вращения; 2 – 400 об/мин;

3 – 2000 об/мин; 4 – 2500 об/мин .

Скорость развертки потенциала 20 мВ/с, Т = 298 К .

Во-вторых, следует учесть, что эффективность растворения металла возрастает с увеличением плотности тока. В условиях, описанных в работах [1, 2] это приводит к влиянию амплитуды импульсов напряжения на выход растворения металла по току. Такая зависимость оказывается типичной в случае протекания в электрохимической системе конкурирующего электрохимического процесса. В рассматриваемом случае – это разложение воды с образованием газообразного кислорода. Изменение отношения выхода по целевой и побочной реакциям связывают с активирующим действием анионов NO3 .

Упомянутые выше особенности электрохимической обработки позволяют предложить следующую стратегию математического моделирования процесса ЭХО:

1) Моделирование первичного распределения потенциалов между электродом инструментом и рабочим электродом (деталью) .

2) Определение плотностей первичных токов в приближении однородной проводящей среды .

3) Определение межфазного скачка потенциалов, необходимого для поддержания первичной плотности тока .

4) Корректировка распределения потенциала по рабочему электроду (с учетом скачка потенциала) .

5) Моделирование вторичного распределения потенциалов между электродом инструментом и рабочим электродом и вторичных Состояние и перспективы развития электротехнологии токов (несколько итераций для формирования стационарной картины плотностей токов) .

6) Корректировка плотности тока на эффекты, связанные с нестационарностью ЭХО .

7) На основании известной зависимости выхода по току от плотности тока расчет скорости съема металла .

8) Расчет нового положения электрода-инструмента и межфазной границы для рабочего электрода (при заданном шаге по времени)

9) Повторение шагов 5-8 до достижения заданного времени ЭХО .

Литература

1. Демьянцева Н.Г. Влияние параметров импульсной поляризации на формообразование никеля /Н.Г.Демьянцева, С.М.Кузьмин, М.А. Солунин, А.М. Солунин, С.А. Лилин / Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83. Вып. 2. С.249 – 254 .

2. Demyantseva N. G. Evaluation of Shaping Accuracy upon Electrochemical Machining of Metals. Surface Engineering and Applied Electrochemistry/ N.G. Demyantseva, S.M .

Kuzmin, A.V. Balmasov. – 2012. – Vol. 48. – № 3. – рр. 230 – 233 .

3. Дикусар А. И. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов/ А. И. Дикусар, Г. Р. Энгельгардт, В. И. Петренко, Ю. Н. Петров. – Кишинев: Штиинца, 1984. – 208 с .

4. Демьянцева Н.Г. О движении заряженных частиц в переменном неоднородном электрическом поле/ Н.Г. Демьянцева, С.М. Кузьмин, М.А. Солунин, C.А. Солунин, А.М. Солунин. – Журнал технической физики. – 2012. – Т.82., Вып. 11, – С. 1-10 .

Демьянцева Наталья Григорьевна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», кандидат технических наук, доцент кафедры физики, е-mail: demyantseva@bk.ru Кузьмин Сергей Михайлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», кандидат химических наук, доцент кафедры физики, е-mail: smk@isc-ras.ru Балмасов Анатолий Викторович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет», доктор технических наук, заведующий кафедрой технологии электрохимических производств, е-mail: balmasov@isuct.ru

–  –  –

ных смазочных материалов. Сформулирована концептуальная модель, объясняющая влияние смазки на процесс трения .

Ключевые слова: присадка, трение, зона контакта .

–  –  –

Abstract. Describes a method tests on friction and wear of metallic and nonmetallic materials in conditions of the application of various lubricants. Formulated a conceptual model explaining the effect of lubricant on the friction process .

Key words: additive, friction, contact zone .

Надежное тестирование смазочных свойств масел, трибоактивных присадок является одной из актуальных задач, стоящей в энергетическом машиностроении. В настоящее время существуют большое число испытательных установок, обеспечивающих различные схемы трения [1]. Однако, большинство из них являются лабораторными приборами, которые были выполнены в единственном экземпляре .

Поэтому важно иметь надежную методику испытаний на серийно выпускаемых трибометрах .

Целью наших исследований являлось изучение трения смазочных масел в условиях высоких контактных давлений на машине трения МТУМашина трения универсальная модели МТУ-01 (ТУ 4271-001предназначена для испытаний на трение и изнашивание металлических и неметаллических материалов в условиях применения различных смазочных материалов .

Метод испытаний основан на взаимном перемещении прижатых друг к другу с заданным усилием испытываемых образцов в среде смазочных материалов или без них. Скорость вращения образца без нагрузки, плавно регулируется от 200 до 2500 об/мин, усилие прижима испытываемых образцов, от 50 до 1000 Н .

Схема контакта, используемого в эксперименте – торец вращающегося ролика и плоскость неподвижного диска. Момент трения и осевая нагрузка регистрируется тензодатчиками, температура – капельной термопарой. Регистрируемые параметры записываются и обрабатываются с использованием ПЭВМ в реальном времени. Программное обеспечение при испытании позволяет фиксировать момент трения, осевую нагрузку и температуру в реальном времени с графическим отображением их изменений. Установка дает возможность проводить длительные испытания продолжительностью несколько часов .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Характеристики машины позволяю проводить исследования в условиях высоких контактных давлений от 100 МПа и выше. Для обеспечения этих условий была применена следующая схема испытаний .

К пластине из закаленной стали 40Х твердостью HRC 52 с помощью нагружающего устройства прижималась насадка из трех неподвижно закрепленных шариков из стали ШХ15 диаметром 12.3 мм, которая устанавливалась в шпиндель машины. Сила прижатия варьировалась от 0 до 400 Н. Перед проведением испытаний на шариках были сформированы стабильные пятна износа диаметром 1,0…1,1 мм .

Это позволило проводить опыты в стационарных условиях по рабочему давлению в зоне контакта. При этом величина давлений составляла 100… 300 МПа. Частота вращения шпинделя в эксперименте была постоянной 200 об/мин, линейная скорость движения шариков по плоскости – 11.3 м/мин .

Трение пары исследовалось в среде индустриального масла И-20 (ГОСТ 20799-88), моторного масла М-8В (ТУ 0253-052-04001396и трансмиссионного масла SAE 80W900 (ГОСТ 17479,2-85). После установки образцов перед проведением измерений проводилась притирка пары трения в течении 15 минут .

Анализ результатов эксперимента по влиянию нагрузки на силу трения показал, что кривые зависимости силы трения Fтр от нагрузки N для любых видов испытанных смазочных материалов отклоняются от линейного закона и могут быть аппроксимированы полиномом второго порядка Fтр = 1 N – 2 N, (1) где 1 и 2 — эмпирические коэффициенты .

Это означает, что коэффициент трения для тяжелонагруженных пар трения снижается с повышением нагрузки на контакте пропорционально нагрузке .

= Fтр/N = 1 – 2 N (2) Методом наименьших квадратов был произведен расчет коэффициентов модели (1), результаты которого представлены в табл. 1 .

Нами сформулирована концептуальная модель, объясняющая полученные зависимости влияния смазки на процесс трения .

Известно, что коэффициент трения в тяжелонагруженных парах трения определяется процессом разрушения микровыступов контакта за счет пластической деформации или разрыва адгезионных связей в местах нарушения смазочного слоя соприкасающихся поверхностей .

Силу трения, возникающую между телами можно выразить как Fтр p S0 ср, (3) где (p) — доля поверхности фактического металлического контакта микровыступов пары трения, p = N/S0 — давление на контакте, N – нагрузка, S0 — номинальная площадь контакта, ср — среднее напряжение среза в мостике схватывания .

Технология машиностроения

–  –  –

Березина Елена Владимировна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный университет», Новиков Виктор Владимирович, ФГБО ВПО «Ивановский государственный университет», E-mail: novikov-ww@mail.ru Миронов Сергей Владимирович ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет», Бурченков Константин Сергеевич ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет», Лисицын Роман Юрьевич ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет», Проверка адекватности наблюдателя тока Аннотация. Для улучшения точностных характеристик в системах управления электроприводами широко используется контур тока. Источником информации о токе в фазных обмотках электродвигателя служит либо ток, непосредственно измеренный с помощью координатных преобразователей (восстановленный ток), либо ток, вычисленный наблюдателем по напряжению на фазных обмотках и частоте вращения вала. Точность электропривода при этом существенно зависит от свойств наблюдателя тока .

Ключевые слова: электропривод, контур тока, наблюдатель тока .

–  –  –

Abstract. To improve the accuracy characteristics of electric drive control systems widely used path current. Source of information on the current in the motor windings phase is either currents directly measured using coordinate converters (recycled current), or current, calculated by the phase windings of voltage and frequency of rotation of the motor. The accuracy significantly depends on the properties of the current observer .

Key words: Electric circuit current, the observer of current .

Данная работа посвящена оценке возможностей электропривода с непосредственным и косвенным измерением тока (момента) .

В электроприводе с двигателем 2ДВМ115 для определения тока используется наблюдатель тока, который вычисляет его значение по напряжению на фазных обмотках и частоте вращения вала. Полученное значение тока будем называть вычисленным (косвенно измеренным) .

В то же время конфигурация электропривода позволяет определять величину момента непосредственно по токам фазных обмоток с помощью координатных преобразований. Полученное при непосредственном измерении значение тока будем называть восстановленным .

Для измерения тока используются датчики тока с разрешением 8 дискрет/А .

На рис. 1 показана форма восстановленного тока при частоте вращения вала 50 об/мин и практически полном отсутствии нагрузки .

Технология машиностроения

Рис. 1. Восстановленное значение тока

Анализ представленных данных показывает, что имеет место периодическое изменение восстановленного значения тока с полюсной частотой двигателя. Это объясняется тем, что уровень измеряемого сигнала практически совпадает с разрешающей способностью датчика тока. Исследования показывают, что при увеличении нагрузки на двигатель периодическая составляющая в восстановленном значении тока уменьшается, что подтверждает результаты теоретического исследования данной проблемы .

На рис. 2 представлены формы вычисленного значения тока (более плавная кривая) и его восстановленного по фазным токам значения (более ломаная кривая) при разгоне и торможении двигателя .

Из рис. 2 видно, что вычисленное значение тока достаточно точно отражает реальную картину изменения тока (момента) как в пусковых, так и в тормозных режимах работы электродвигателя. Некоторое отклонение траекторий изменений вычисленного и восстановленного значений тока обусловлено достаточно мягкой характеристикой используемого источника питания с внутренним сопротивлением 10 Ом .

–  –  –

Рис. 2. Формы тока и его оценка: а) при разгоне до частоты вращения 800 об/мин, б) при торможении с частоты вращения 800 об/мин Состояние и перспективы развития электротехнологии Анализ представленных данных свидетельствует о малой погрешности вычисления тока посредством наблюдающего устройства при отсутствии влияния внутреннего сопротивления источника питания .

На рис. 3 показаны формы вычисленного (более плавная кривая) и измеренного фазного (более ломаная кривая) токов при разгоне двигателя на частоту вращения 800 об/мин .

Полученные характеристики показывают высокую степень адекватности разработанного наблюдателя тока .

Снижение погрешности координатного преобразования для тестируемого типа двигателя 2ДВМ115 может быть достигнуто использованием датчика тока с большей разрешающей способностью .

Для сравнения возможностей электропривода с непосредственным и косвенным измерением токов, определяющих момент двигателя, проведена оценка точностных показателей электропривода при его различной конфигурации. Результаты экспериментов приведены на рис. 4 и рис. 5 .

Рис. 3. Наблюдаемый ток и ток одной из фаз двигателя (разгоне на 800 об/мин)

–  –  –

Из анализа данных, приведенных на рис. 4, следует, что при управлении по непосредственно измеренному току статорных обмоток БКД, коэффициент неравномерности скорости равен 0.3 при фазовой ошибке 22 мрад. Это обусловлено погрешностью координатного преобразования, определяемого малой разрешающей способностью измерителя тока .

Рис. 5. Фазовая ошибка электропривода при косвенном измерении тока при частоте вращения 10 об/мин .

Обработка результатов, представленных на рис. 5, полученных при косвенном измерении показывает, что неравномерность скорости составляет всего лишь 0.07 при фазовой ошибке 3.9 мрад, что значительно превосходит результаты, полученные при непосредственном измерении тока (рис. 5) .

Киселев Александр Анатольевич ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», E-mail: kaa_alp@mail.ru

–  –  –

Разработка блок-схемы алгоритма для написания программы ЭВМ при определении параметров экспоненциального закона Аннотация. Решение большинства задач, связанных с оценкой уровня надежности технологического оборудования применяемого в энергетике, режущего инструмента и т.д., всегда сопряжено со сбором статистических данных об Состояние и перспективы развития электротехнологии отказах, возникающих в процессе эксплуатации. Для того, чтобы установить закон распределения наблюдаемой случайной величины и определить его основные параметры необходимо произвести огромное количество расчетов .

Для экономии времени создаются алгоритмы и программы расчетов для обработки всех данных и установлении законов распределения с использованием ЭВМ .

Ключевые слова: блок - схема, экспоненциальный закон .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: bekaterina@mail.ru Implementation of the tasks of statistical data and determining the main parameters of reliability for the exponential distribution of the observed random variables on a computer Abstract. Most of the tasks related to assessing the reliability of process equipment used in the power industry, cutting tools, etc., is always associated with the collection of statistical data on failures occurring during use. In order to establish the distribution of the observed random variable and define its basic parameters necessary to make a huge number of calculations. To save time, algorithms and software for the calculation of all the data processing and the establishment of distributions using computers .

Key words: block - scheme, the exponential law .

Экспоненциальный закон распределения находит широкое применение при решении практических вопросов надежности. Этому виду распределения подчиняется наработка на отказ ремонтируемых и неремонтируемых изделий при рассмотрении внезапных отказов, а также время безотказной работы сложных систем, прошедших период приработки и состоящих из элементов с различной интенсивностью отказов .

Процесс подготовки задачи для решения с помощью ЭВМ состоит из следующих основных этапов:

– математическая формулировка задачи;

– выбор метода вычисления;

– разработка блок-схемы алгоритма;

– составление программы;

– подготовка исходных данных;

– перенос программы и исходных данных на носители информации;

– формирование задания с помощью операторов языка управления;

– отладка программы, заключающаяся в обнаружении и устранении ошибок, допущенных на всех предыдущих этапах .

Технология машиностроения На этапе математической формулировки условие задачи задается в виде уравнений или формул, необходимых для ее решения .

На этапе выбора метода вычислений математическая формулировка преобразуется в процедуру решения задачи, представляющую собой последовательность действий и логических связей между ними .

Математическая формулировка и выбор метода вычисления являются основой при разработке алгоритма - некоторой конечной последовательности предписаний (правил), однозначно определяющих процесс преобразования исходных данных в результаты решения задачи .

Для наглядного изображения алгоритмов используют схемы – последовательность блоков, предписывающих выполнение определенных функций и связей между ними. Внутри блоков указывается поясняющая информация, характеризующая выполняемые ими действия [2] .

Составление программы на алгоритмическом языке заключается в разработке последовательности команд, реализующих алгоритм решения задачи. Реализация команд осуществляется с помощью операторов .

Общую задачу обработки статистических данных можно разбить на ряд частных задач:

– определение величины частного интервала;

– построение интервального вариационного ряда и определение частоты попадания случайной величины в частный интервал;

– расчет накопленных частот и частостей;

– расчет числовых характеристик распределения;

–расчет всех параметров экспоненциального закона распределения;

– построение графических зависимостей .

Задача определения величины частного интервала относится к алгоритмам циклической структуры .

Для организации цикла необходимо выполнять следующие условия:

1. Перед входом в цикл задать начальное значение параметра (переменной), изменяющегося в цикле. Это производится с помощью операторов задания начальных параметров, чаще всего с помощью операторов присвоения .

2. Вычислить в цикле текущее значение параметра цикла (с помощью операторов присвоения) .

3. Проверить условия повторения или окончания цикла (с помощью логического выражения) .

4. Управлять циклом, то есть переходить к его началу, если цикл не завершен, или выходить из него (с помощью управляющего оператора) .

Алгоритм программного расчета уровня надежности состоит из следующих модулей:

Состояние и перспективы развития электротехнологии

– модуль организации начала работы (блок 1); модуль ввода данных (блок 2);

– модуль формирования массива данных из введенного вариационного ряда (блоки 3,4);

– модуль определения параметров разброса значений ряда (блоки 5,6);

– модуль расчета частоты попадания случайной величины в частотный интервал (блоки 7-14);

– модуль расчета частотности попадания случайной величины (блоки 15,16);

– модуль расчета накопленной частности (блоки 17,18);

– модуль расчета средних значений интервалов ряда (блоки 19,20)

– модуль расчета средней наработки на отказ (блоки 21-27);

– модуль расчета среднеквадратического отклонения (блоки 28-37);

– модуль определения закона распределения (блоки 38-39);

– модуль расчета интенсивности отказов (блок 40);

– модуль расчета вероятности безотказной работы (блоки 41-42);

– модуль расчета вероятности отказов (блоки 43-44);модуль расчета параметра потока отказов (блоки 45-46) .

В результате проведенных исследований была реализована задача по обработке статистических данных после проведения эксперимента, построена блок – схема, рассмотрен алгоритм и написана программа для определения экспоненциального закона распределения наблюдаемой случайной величины с помощью ЭВМ .

Эта программа позволяет рассчитать основные параметры надежности, а именно: вероятность безотказной работы, вероятность отказа, параметр потока распределения, интенсивность отказов и построить соответствующие графические зависимости .

Литература

1. Пирогов, К.М. Основы надежности текстильных машин / К.М. Пирогов, С.А .

Егоров. Учебное пособие для вузов. Иваново: ИГТА, 2004 г. – 268 с .

2. Вяткин, Б.А. Практикум по методам оценки эксплуатационной надежности текстильных машин. Учебное пособие. Иваново: ИВТИ, 1994 г. - 140 с .

3. Бекташов, Д.А. Исследования надежности механических систем чистового формообразования деталей машин энергетических устройств / Д.А. Бекташов, А.А. Крапостин. Вестник ИГЭУ, выпуск № 2: Иваново: ИГЭУ, 2012 г. – с. 34 - 36 .

4. Бекташов, Д.А. Определение основных параметров надежности минералокерамического режущего инструмента / Д.А. Бекташов, А.А. Крапостин. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. Выпуск №5: Орел, ГУУНПК, 2012 г. – с. 94-98 .

Бекташов Дмитрий Алиевич ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», E-mail: bekaterina@mail.ru

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: w-308@yandex.ru Estimation of efficiency of algorithms of account of reliability indexes of engineering systems Abstract. Effective development of the topological method for the systems which functioning is presented by a multiply connected transition graph and conditions is offered. The algorithm of definition of reliability indexes of engineering systems in which basis the inoculated topological method lays Is developed. Its efficiency in comparison with other methods .

Keywords: reliability of systems, a topological method, the graph, algorithm .

Топологический метод очень удобен для определения показателей надежности технических систем, описанных графами типа “дерево”, так как не требуется составлять и решать сложные системы уравнений, а все показатели надежности можно определить непосредственно из самого графа .

Финальная вероятность для i-го состояния определяется как [1]:

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Bmi P (i ), (1) n Bmi i 1 где n – число узлов графа, Bmi – произведение интенсивностей переходов из всех крайних свободных узлов в узел, соответствующий i-му состоянию системы при перемещении в направлении стрелок .

Однако, большинство восстанавливаемых технических систем с неравнонадежными элементами, избыточные системы и системы с приоритетным обслуживанием описываются многосвязными графами .

В этих случаях в графе может быть несколько путей в i-е состояние из начального и конечных отказных состояний .

Существующий алгоритм определения показателей надежности технических систем, описанных такими графами, с использованием топологического метода подразумевает преобразование сложного многосвязного графа в совокупность простых графов типа “дерево” [1], что весьма трудоемко даже для графов малой размерности. Для графов большой размерности (десятки и сотни состояний) этот подход использовать не целесообразно в принципе. Поэтому было проведено развитие топологического метода. Модифицированный топологический метод, дополненный алгоритмом выбора пути, при наличии нескольких альтернатив представлен в [2]. Данный алгоритм предлагает при формировании расчетных выражений при наличии альтернативы выбирать путь, имеющий больший удельный вес .

Для удобства и автоматизации оценки надежности была создана программная оболочка DoRI_CL [3], общий вид интерфейса которой представлен на рис. 1. Ее отличительной особенностью является программная реализация комплексного подхода к оценке надежности технических систем, описанных многосвязными графами переходов и состояний с использованием как модифицированного топологического метода [2], так и теории Марковских процессов [1] .

В первом случае реализуется модифицированный топологический метод, основанный на поиске путей, имеющих больший удельный вес при формировании расчетных выражений, а во втором - по графу переходов и состояний составляется система уравнений для нахождения требуемых показателей надежности и производится ее решение методом Гаусса .

В качестве примера была рассмотрена реальная техническая система (участок распределительной электрической сети). Для нее проведен вычислительный эксперимент с целью выявления наиболее эффективного алгоритма расчета показателей надежности. В ходе эксперимента оценивалось время расчета показателей надежности, на рис. 2 приведена наглядная иллюстрация сравнения эффективности предложенного алгоритма (модифицированный топологический метод) по отношению к эталонному (теория Марковских процессов). Стоит Информационные системы также отметить, что погрешность расчетов с использованием модифицированного топологического метода практически не повлияла на результаты и по отношению к эталонному составила 4,6 106 % .

–  –  –

Рис. 2. Оценка эффективности модифицированного топологического метода Состояние и перспективы развития электротехнологии Для графов, содержащих менее 100 узлов сравнение не объективно, так как время расчета каждым методом менее 10 мс .

Анализируя полученные результаты можно увидеть, что предложенный алгоритм показывает наибольший прирост производительности расчетов при увеличении числа узлов графа со 100 до 400. Дальнейшее увеличение размерности задачи носит исключительно академический интерес, и не рассматривалось в связи с резким увеличением продолжительности времени расчетов .

Созданный программный продукт позволяет эффективно рассчитывать показатели надежности реальных технических систем, функционирование которых может быть описано графами переходов и состояний .

Литература

1. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. – 2-е изд., перераб. и доп. / – СПб.: БХВ – Петербург, 2006. – 704с .

2. Чекан Г.В. Развитие топологического метода для комплексного подхода к определению показателей надежности технических систем // Вестник ИГЭУ / Ивановский государственный энергетический университет. – Иваново. – 2014. – Вып. 5. – С. 51-57 .

3. Чекан Г.В., Лобанов М.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: «Расчет показателей надежности технических систем»

(DoRI_CL) №2015611559. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 30 января 2015 г .

Алыкова Алевтина Леонидовна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: alla@poks.ispu.ru Чекан Георгий Васильевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: w-308@yandex.ru Лобанов Максим Андреевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: kingcss@mail.ru

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, д. 34 Изменения классической модели инвестирования Используем для максимизации прибыли многофилиальной фирмы за определённый период времени модель инвестирования [1], основанной на классической задаче динамического программирования .

Изменение классической модели связано со следующими особенностями:

Информационные системы

1. обеспечение наиболее эффективного использования фиксированной суммы инвестиций при оптимизации распределения её по разным филиалам: для n филиалов n-1 – факторной моделью;

2. учёт сезонного характера работ, отражённый в прибыли фирмы по рентабельностям филиалов: например, сезонная рентабельность по кварталам Rp(n,m) имеет следующий вид (рис. 1, где n – количество оборудования, m – номер сезонного периода):

Рис. 1. Графики рентабельности продукции в 1 и 2 кварталах

3. учёт «остаточного инвестирования», определяемого аккумулируемым инвестициям предыдущих периодов:

4. оптимизация общей суммы инвестиций за определённый период времени при решении задачи динамического программирования с учётом 13 изменений;

5. учёт ценовой политики фирмы за счёт её многовариантноё стратегии развития .

Литература

1. Анисимов С.В. Особенности матмоделирования распределения инвестиций .

М.: Алев, Вестник №20, 2013 .

–  –  –

Машинная проверка задачи построения чертежа Аннотация. Показан алгоритм автоматизированной проверки задания на построение чертежа детали в курсе инженерной графики .

Ключевые слова: автоматизированная обучающая система, автоматизированная проверка решений, графический тренажер, инженерная графика .

Automated check of the solution to the task of making drawings Abstract. Algorithm of automated check of the solution to the task of making drawings for engineering drawing course is shown .

Key words: automated training system, automated check, graphical exercise machine, graphical trainer, engineering drawing .

Проверка графических заданий в курсе инженерной графики весьма трудоемка. Поэтому актуальна разработка способов машинной проверки графических задач. Это, в частности, призвано экономить время преподавателя для проверки задач творческих за счет автоматизации проверки задач типовых. В предыдущих работах [1, 2] было показано применение автоматизированной системы для проверки ряда задач начертательной геометрии. В настоящей статье рассмотрим организацию автоматизированной проверки задачи построения чертежа по заданию. Правильно выполненный чертеж подразумевает три уровня проверки: 1) адекватность модели определяется выбором числа изображений, главного вида и соответствием их форме объекта, 2) правильность типа размеров и их нанесения, 3) правильность оформления. Такое разделение задачи подразумевает ступенчатую обработку чертежа [3] .

На вход системы поступает совокупность параметризованных примитивов (линий, надписей и др.). Нормализация склеивает линии одного типа в полилинии, объединяет группы отрезков и стрелок с надписями в размерные блоки, стрелки взгляда и мультивыноски. Цель этапа – очистить набор примитивов от «шума» .

Не берясь на решение задачи проверки в общем, ограничимся чертежами без сложных разрезов, без линий обрыва внутри длинных видов. Выделение видов производится в следующем порядке: 1) примитивы (без размеров, мультивыносок, надписей) разделяются на связанные группы (рис. 1, 1); 2) анализируются надписи и характерные («А-А», «Б (n:m)», «В») относятся к ближайшей группе (рис. 1, 2); 3) для групп без обозначения устанавливается соответствие по линиям связи (рис. 1, 3); 4) из групп выделяются совмещенные изображения (рис. 2);

5) для видов с обозначением ищется значок образования (стрелка взгляда, выносной элемент); 6) связанные проверяются по габаритам .

На выходе формируется структура изображений, корнем которой является главный вид. Используется классификатор: F_VIEW (код 1) – вид; F_SECTION (код 2) — сечение; F_CUT (F_VIEW+F_SECTION=3) – разрез; F_PARTIAL (код 4) – ограничен линией обрыва, «местный»;

F_OVERLAP (код 8) – наложенный (F_CUT+F_OVERLAP=11 – совмеИнформационные системы щенный разрез); F_LINKED (код 16) – в проекционной связи (F_VIEW+F_PARTIAL+F_LINKED=21 – местный вид в проекционной связи); F_SIGNED (код 32) – с обозначением (F_VIEW+F_SIGNED=33 — вид по стрелке). Для рис.

1 будет сформирована структура:

главный вид (F_VIEW) |-- совмещенный разрез (F_CUT+F_OVERLAP) |-- вид сверху (F_VIEW+F_LINKED) |-- вид слева (F_VIEW+F_LINKED) | |-- вид сзади (F_VIEW+F_LINKED) |-- сечение В-В (F_SECTION+F_SIGNED)

–  –  –

Проверка моделей (решения А и Б) производится на основе эталона (рис. 3, справа). В нем хранятся изображения с весами для каждого в качестве главного вида (1-5 – ожидаемые на чертеже изображения, в скобках – веса, тонкие линии – необязательные, в примере: 1, 2 и 4 – обязательны, а 5 – альтернатива вида 2). Сравнивая главное изображение пользователя с каждым эталонным, находится подходящий и считается показатель соответствия. Если он ниже порогового значения, сообщается об ошибке выбора главного вида. Далее система производит поиск каждого изображения из эталона с маркером обязательности .

Система отыскивает вариант сопоставления с самым высоким показателем. Система также «штрафует» за наличие «лишних» видов (например, при наличии и вида 1, и разреза 4) и частей изображения .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

–  –  –

Для проверки правильности нанесения размеров во втором эталоне (рис. 4, справа) предусмотрены объекты нескольких типов:

однозначный (6) – при сопоставлении идентифицирует любой равный по значению размер, опирающийся на те же контрольные элементы;

альтернативный (1 и 4) – дает положительный результат, если какой-нибудь из альтернативных размеров проставлен; штрафует за нанесение дубликатов;

цепочный (2* и 3*), объединяет цепочки размеров и возвращает положительный результат, если все без одного проставлены .

Литература

1. Бойков А.А. Разработка методов обучения и контроля в автоматизированном учебном комплексе // Вестник компьютерных и информационных технологий. - М.: Изд-во «Машиностроение». – 2008, № 7. – С. 47–49 .

2. Бойков А.А. Автоматизированный контроль навыков решения сложных позиционных задач // Вестник компьютерных и информационных технологий. М.: Изд-во «Машиностроение». – 2013, № 1. – С. 47–49 .

3. Бойков А.А. Предварительная обработка графических данных на входе автоматизированной системы / А.А. Бойков // Энергия-2014, Девятая международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых Информационные системы ученых, 16 апреля 2014 г., г. Иваново: Материалы конференции. – Иваново:

УИУНЛ ИГЭУ. – 2014. – т.5. – С. 363–364 .

Бойков Алексей Александрович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

E-mail: albophx@mail.ru

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, д. 34 Использование информационных систем для повышения качества образовательного процесса Аннотация. Рассматриваются возможности электронного учебника при подготовке учебно-научных и творческих студенческих работ. Отмечено, что качество учебного процесса напрямую зависит от применения целого комплекса средств компьютерных технологий .

Ключевые слова: информационные системы, мультимедийные ресурсы, компьютерные технологии

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: margaret_wolf@mail.ru Information systems using for improving the educational process quality Annotation. The article deals with the electronic textbook possibility in educational and scientific and creative student work preparing. It is noted that the quality of the educational process depends on the application of a whole complex of computer technologies’ means .

Key words: information systems, multimedia resources, computer technologies .

Использование информационных систем, мультимедийных ресурсов и компьютерных технологий для обработки, передачи, систематизации информации, создания базы данных, презентации результатов образовательной деятельности, позволяет успешно решать практические задачи прикладного характера в широком спектре разнообразных профессиональных ситуаций. Сегодня неотъемлемой частью современной методики обучения являются информационные и коммуникационные технологии (ИКТ), использующие широкий арсенал цифровых образовательных ресурсов. Качество современного учебного процесса напрямую зависит от применения целого комплекса средств ИКТ .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Педагогические технологии функционируют и в качестве науки, исследующей наиболее рациональные пути обучения, и в качестве системы способов, принципов и регулятивов, применяемых в обучении, и в качестве реального процесса обучения. К вопросам улучшения качества образования можно отнести культуру оформления студенческих работ, рефератов, научных докладов и публикаций .

Компьютер повсеместно используется на всех этапах образовательного процесса: как при подготовке семестровых заданий, так и в процессе самостоятельной или научной работы студентов .

Создание электронных учебников при этом позволяет расширить потенциал образовательных услуг и облегчить процесс понимания взаимосвязей различных дисциплин. Использование потенциала программ создания электронных учебников дает не только возможность расширенного доступа к передаче информации, но и возможность обратной связи и контроля усвоенного материала. Это немаловажный факт, направленный на улучшение качества образования студентов как очной, так и заочной форм обучения .

На протяжении всего периода обучения студенты выполняют множество графических, письменных учебно-научных и творческих работ. Результатом любой учебной и научной деятельности студентов является не только разработка, но и оформление различных научных студенческих работ, в том числе научных рефератов, докладов, курсовых работ (проектов) .

Методический подход для решения конкретных задач при подготовке тех или иных учебно-научных и творческих работ различен, но методологические основы являются общими для всех работ студенческой научной направленности, равно как и правила оформления этих работ .

Исследование возможностей электронного учебника для улучшения качества образования при изучении «Microsoft Office» проводилось на основе программы Help & Manual .

Выявлено что возможности программы Help & Manual позволяют осуществлять быстрый доступ к учебным и презентационным материалам по конкретной тематике. Главным преимуществом программы является ее универсальность. С ее помощью можно получить файл справочной информации в любом из наиболее распространенных на сегодняшний день форматов (CHM, HLP, HXS, HTML, PDF, RTF, EXE, XML). Интуитивно понятный интерфейс делает программу простой в освоении. Основной блок программы составляет текстовый редактор, мало отличимый от MS Word как по интерфейсу, так и по количеству возможностей. Интерфейс состоит из двух областей. Первая – это панель Navigation с древовидной структурой содержания файла. Вторая

– редактор страниц .

В дереве задается вся структура файла содержания, так как его будет видеть пользователь. Здесь задаются заголовки папок и страниц .

Информационные системы Для каждого элемента дерева можно задать собственную иконку и статус. В зависимости от статуса элемент выделяется своим цветом (желтый редактируется, голубой требует доработки, белый готов), тем самым делая работу по наполнению страниц более наглядной .

Редактор страниц состоит из трех закладок: Topic Options (опции), Page Editor (редактор страницы), XML Source Code (исходник в формате XML) .

На первой закладке определялись основные параметры текущей страницы: идентификатор страницы, идентификатор окна, в котором она будет открываться, ключевые слова, якорь по умолчанию, компиляторы, включающие данную страницу в конечный файл .

Вторая закладка – это непосредственно сам редактор, на котором пользователь пишет текст, форматирует его, добавляет таблицы, рисунки, медиафайлы, ссылки, якоря и прочее .

Третья закладка – это исходный текст страницы в формате XML .

При желании имеется возможность редактировать страницу прямо в исходнике или добавлять код, который невозможно ввести с помощью редактора (хотя такое трудно себе представить) .

Якорем в программе служит невидимая метка в тексте страницы, к которой будет осуществляться переход по ключевому слову или по гиперссылке. Добавляя якорь, мы указываем для него идентификатор и ключевые слова. Все ключевые слова, указанные как целиком для страниц, так и для якорей, будут выводиться на странице "Указатель (Предметный указатель, Index) сгенерированных файлов помощи" .

Щелкнув по выбранному ключевому слову, будет осуществлен переход к объекту, на который то ссылается: страницу или якорь .

Для вставки в электронный учебник рисунков использовались программы-адапторы «Microsoft Office Word», «Paint» .

Кроме того, электронный учебник позволяет, пользуясь использованием различных ссылок (рис.1) (таких как система «якорей») находить путь к самой программе «Help & Manual». Это дает возможность уже в рамках программы объяснять различные манипуляции с созданными или создаваемыми изображениями, корректировать их. В тексте электронного учебника можно использовать ссылки и на другие программы. Например, программы 3D-MAX .

В результате рассмотрения принципов работы с программой «Microsoft Office Word» выполнялись методические разработки направленные на качество подготовки студентов при изучении графических дисциплин. Кроме того, методические разработки позволяют совершенствовать учебный процесс в направлении самостоятельной и научной деятельности студентов .

Работа с различными инструментами и панелями параметров дала возможность закреплять полученные теоретические знания и стремиться к самосовершенствованию при изучении программ Help & Manual и 3Ds Max .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Рис. 1. Ссылка на поисковую систему «Microsoft Office» в окне программы Help & Manual Литература

1. Волкова М.Ю. Исследование современных технологий для улучшения качества образовательного процесса // Состояние и перспективы развития электротехнологии (XVII Бенардосовские чтения). – Иваново, 2013 г., том 3, (С.282-285) .

2. Волкова М.Ю., Егорычева Е.В. Современные тенденции использования информационных технологий при создании изделий малой пластики// Международная научно-практическая конференция. Перспективы развития науки и образования, 1 июля 2014 г. г. Москва: сборник научных трудов. - Москва: АРКонсалт. - 2014, ч.3. - С.36-38 .

Волкова Маргарита Юрьевна, ФГБОУ ВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина, E-mail: margaret_wolf@mail.ru

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 .

E-mail: higher@math.ispu.ru (ISPU) Интегральные формулы с ядрами Бергмана для некоторого класса функций и мер для круга

–  –  –

Литература

1. Шабат Б.В. Введение в комплексный анализ, ч. 1 / Б.В. Шабат – Ф.М., Москва, 1976 .

2. Зиновьев, Б.С. Избранные вопросы теории голоморфных функций одного комплексного переменного / Б.С. Зиновьев, Д.И. Коровин, Ю.И. Масляков – Иваново, ИГЭУ, 2013 .

3. Зиновьев, Б.С. Элементы комплексного анализа, теория и практика / Б.С .

Зиновьев – Иваново, ИГЭУ, 2014 .

–  –  –

Метод построения в ГИС тематических карт стоимости технологического присоединения потребителей к сетям водо- и газоснабжения Аннотация. Показаныметод и алгоритм автоматического построения в ГИС тематической карты по критерию стоимости присоединения потребителя к трубопроводным сетям с учетом имеющихся препятствий для прокладки новых трубопроводови имеющихся резервов мощности .

Ключевыеслова: ГИС, стоимость технологического присоединения,тематическая карта .

–  –  –

The method of the thematic maps generating for the cost of consumers technological connection to the gas and water networks Abstract. It is shown a method and algorithm of the thematic maps generating in the automatic mode in GIS for the cost of consumers technological connection to the gas and water networks .

Keywords:GIS, consumers technological connection, thematic map При выборе мест размещения новых объектов в городах инвесторам приходится учитывать множество различных территориальных факторов. Одним из таких факторов является стоимость присоединения потребителей к инженерным сетям (электрическим, водопроводным, газовым и другим). Величина этих затрат и их относительный вес в общей стоимости проектов могут составлять значительную долю затрат на строительство Состояние и перспективы развития электротехнологии объекта. При этом стоимость присоединения существенно зависит от характеристик сети в месте подключения. В этих условиях инвесторам важно видеть и сопоставлять оценки стоимости присоединения ко всем видам инженерных сетей во всех потенциальных местах размещения объектов. Такие оценки могут быть рассчитаны и представлены в сети Интернет в виде тематических карт, как показано в [1]. Однако построить карту города, отображающую прогнозируемые затраты на подключение объектов разной мощности к инженерным сетям с учетом конкретных территориальных факторов довольно сложно .

В статье [2] предложен метод построения тематических карт зонирования территории по стоимости подключения к электрическим сетям. Новизна метода заключается в использовании моделей и алгоритмов автоматического построения на карте территории прогнозируемых маршрутов прохождения ЛЭП к потенциальным местам присоединения. При этом расчет стоимости включает стоимость строительства новых ЛЭП и затраты на увеличение мощностей в местах присоединения.

Формула для расчета получена на основе методик, утвержденных федеральной службой по тарифам РФ, и имеет вид:

Z c1l c2 N, (1) c1 — стандартизированные тарифные ставки на покрытие расходов на строительство единицы длины новых линий сети;

l — протяженность строящейся линии;

c2 — стандартизированные тарифные ставки на покрытие расходов на строительство единицы новых мощностей в местах присоединения;

N – величина недостатка резерва мощности в точке подключения .

Недостаток резерва N определяется по формуле, (2) Q N — величина доступной резервной мощности в точке подключения к сети;

P N — величина присоединяемой мощности .

Карта территории, на которой отображены все источники, потребители и препятствия для прокладки новых линий сети, представляется в виде растровой модели. Через каждую ячейку растра по вертикали, горизонтали и диагоналям проходят дуги графа, который используется для поиска кратчайших путей от потенциальных мет размещения потребителей Pi к существующим источникам wj. Выбор варианта присоединения рассматривается как задача двухкритериальной оптимизации. С одной стороны, нужно стремиться выбрать источник wi с достаQ точным резервом мощности N, чтобы обнулить N по формуле (2). С другой стороны, нужно минимизировать длину новой линии lj в (1) с учетом имеющихся ограничений на конкретном участке местности .

В электрических сетях подключение потребителей обычно производится на электрических подстанциях, которые представляются на Информационные системы картах точечными объектами, что позволяет применять известные алгоритмы трассировки по растровым моделям территории. В сетях водо- и газоснабжения присоединения осуществляются путем врезки в существующие трубопроводы, которые являются линейными объектами. В этом случае традиционные алгоритмы поиска оптимальных маршрутов между двумя точками оказываются неэффективными. Поэтому для развития метода применительно к сетям водо- и газоснабжения авторами разработан модифицированный алгоритм поиска в ширину на основе алгоритма Дейкстры [3], который осуществляет поиск оптимального способа подключения к линейным источникам ресурса с учетом особенностей решаемой задачи.

На псевдокоде этот алгоритм выглядит следующим образом:

узел n, n', s s.стоимость = 0 s.родитель = null // s - стартовый узел положить s в Q отметить все wi как нерассмотренные minz=9999999 пока очередь Q не пуста извлечь n из Q // n - узел с наименьшей стоимостью в Q если n один из нерассмотренных узлов wi отметить wi как рассмотренный сконструировать путь и рассчитать zwi если zwiminz minz=zwi если Nwi=Np или нет нерассмотренных wi zi=minz выйти с кодом "успешное завершение" для каждого наследника n' узла n newcost = n.стоимость + стоимость(n,n') если n' находится в Q и n'.стоимость = newcost пропустить n' n'.родитель = n n'.стоимость = newcost если n' не находится в Q добавить n' в Q выйти с кодом "путь не найден" Этот алгоритм использует очередь просмотренных узлов Q. Он осуществляет поиск оптимального способа подключения для точки возможного размещения объекта pi, которая рассматривается как стартовый узел графа s, одновременно выбирая кратчайший маршрут и конечную точку wj, таким образом, чтобы суммарная стоимость присоединения по критерию (1) была минимальной. Изначально значение минимальной стоимости присоединения zi для точки pi принимается как заведомо большое число. Далее алгоритм выполняет поиск «в ширину» и уменьшает эту стоимость при нахождении источников wi. Поиск осуществляется до тех пор, пока не найдется источник мощности с резервом Nwj, p который превышает требуемую для присоединения мощность N. В этом Состояние и перспективы развития электротехнологии случае дальнейший поиск теряет смысл, поскольку все другие варианты будут иметь более длинный путь при отсутствии возможности уменьшения второго слагаемого критериальной функции (1) .

Разработанный алгоритм позволяет построить карту распределения по территории прогнозируемой стоимости технологического присоединения к сетям водо- и газоснабжения и разделить всю исследуемую территорию на зоны по величине этой стоимости. С помощью алгоритма была построена карта нормативной стоимости потребителей к газовой сети среднего давления в городе Иваново. Результаты разработки могут быть использованы при создании систем поддержки принятия решений в сфере инвестиционного планирования .

.

Литература

1. Косяков С.В. Пантелеев Е.Р, Садыков А.М. Построение и публикация в сети интернет карт зонирования систем электроснабжения территорий// Вестник ИГЭУ, №5, 2012. с. 59-62 .

2. Косяков С.В., Садыков А.М. Метод зонирования территории по стоимости технологического присоединения к электрическим сетям // «Вестник ИГЭУ», №5, 2013, - С.77-81

3. Dijkstra, E. W. A note on two problems in connexion with graphs. Numerische Mathematik, № 1, 1959, р. 269–271 .

Косяков Сергей Витальевич, ФГБОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина", e-mail: ksv@ispu.ru Садыков Артур Мунавирович, ФГБОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина", e-mail:amsadykov@gmail.com

–  –  –

Аннотация. Приводятся результаты моделирования естественного освещения, выполненного в среде 3D-MAX. Для исследования условий инсоляции были разработаны сцены нескольких видов помещений с различными конфигурациями оконных проемов и различной ориентацией относительно сторон света. По результатам моделирования сделаны выводы .

–  –  –

Ivanovo State Power University. VI Lenin 153003 Ivanovo, ul. Rabfakovskaya. 34 e-mail: mepal@mail.ru Simulation parameters of natural interior lighting Abstract. The results of the simulation of natural lighting, realized in the framework 3D-MAX. To investigate the conditions insolation were developed several kinds of scenes rooms with different configurations and window openings different orientation relative to the cardinal. On simulation results conclusions .

Keywords: insolation areas, natural lighting, modeling in 3D-MAX Режим освещения служит важным фактором в образовании суточного ритма - закономерного чередования периодов покоя и активности. Облучение помещений солнечными лучами (инсоляция) и естественное освещение - важные компоненты микроклимата квартиры. В соответствии с введенными в 2002 году и действующими в настоящее время СанПиН 2.2.1/2.1.1. 1076-01 "Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий" [1] следует обеспечить для одной жилой комнаты 1-3-комнатных и 2 жилых комнат 4-х и более комнатных квартир непрерывную продолжительность инсоляции (ПИ): в северной зоне (севернее 58° с.ш.) - не менее 2,5 часов в день на календарный период с 22 апреля по 22 августа; в центральной зоне (с 58° с.ш. по 48° с.ш.) - не менее 2 часов в день на период с 22 марта по 22 сентября; в южной зоне (южнее 48° с.ш.) - не менее 1,5 часа в день на период с 22 февраля по 22 октября .

Нормами проектирования жилых зданий не допускается такая ориентация квартир, в которых все комнаты выходили бы на одну сторону дома. Это вызвано тем, что северные фасады домов в холодную погоду совсем не облучаются солнцем, а летом получают немного утренних и вечерних «скользящих» лучей, почти не проникающих в помещения .

При недостаточных расстояниях между домами и ориентации их на северо-запад и северо-восток продолжительность инсоляции в период равноденствия меньше трех часов (март-сентябрь). Однако такие случаи ориентации бывают обусловлены сложившейся сеткой улиц городов, повернутой к сторонам горизонта на 45 .

Однако, условия инсоляции для отдельных квартир могут быть значительно ухудшены не только из-за неудачной ориентации домов, но также и неудачной конструкции оконных проемов. Для исследования условий инсоляции в среде 3D-MAX были разработаны сцены нескольких видов помещений с различными конфигурациями оконных проемов и различной ориентацией относительно сторон света.

В качестве исСостояние и перспективы развития электротехнологии точника наружного освещения в моделях выбирался «солнечный свет»:

источник параллельного излучения, угол наклона к горизонтальной плоскости и азимутальное направление которого изменялось в зависимости от широты местности, времени суток и дня года [2] .

На рис. 1, 2, 3 показаны результаты моделирования по освещению помещения, расположенного на 57 параллели (широта г. Иванова) фасад которого ориентирован на южную сторону и имеющего три больших оконных проема. Приведены данные для 10, 12, и 14 часов дня для дней летнего и зимнего солнцестояния а также в дни весеннего и осеннего равноденствия. Ожидаемое совпадение результатов моделирования для весеннего и осеннего равноденствия подтверждает достоверность используемого метода .

–  –  –

возникли у людей ввиду их жизненного опыта. Значительно больший интерес представляет собой вторая группа выводов – нетривиальные выводы о характере освещенности помещений, имеющие особенности конфигурации оконных проемов и ориентации относительно сторон света. Предварительно можно сформулировать следующие выводы, принадлежащие второй группе:

1. Высокие окна улучшают прохождение лучей и обеспечивают инсоляцию внутри помещений .

2. В относительно узких помещениях инсоляция улучшается за счет освещенности стен. Особенно важно, что это имеет место при небольшом наклоне солнечных лучей, т.е. в зимнее время года .

3. Окна, расположенные на южном фасаде, обеспечивают зимой хорошую инсоляцию за счет глубокого проникновения солнечных лучей, а летом высокий наклон лучей уменьшает освещенность помещений .

4. Окна юго-восточного и юго-западного фасадов обеспечивают летом и зимой хорошую инсоляцию помещений солнечными лучами небольшого наклона .

5. В окна, ориентированные на восток и на запад, во время равноденствия проникают горизонтальные лучи; к летнему солнцестоянию угол падения лучей увеличивается .

6. В окна северо-восточного и северо-западного фасадов солнечные лучи зимой не попадают, зато обеспечивается интенсивная инсоляция весной и осенью .

Литература

1. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01: Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий: утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 19 октября 2001

2. Хейфец А.Л. Расчет продолжительности инсоляции средствами 3Dмоделирования пакета AutoCAD: сб. науч. тр.: выпуск 7. Екатеринбург. 2004 .

3. Е.П. Милосердов Расчет продолжительности солнечного освещения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» XVII Бенардосовские чтения. III том, Иваново, 2013 стр.404-406

4. Косо Йожеф. Квартира, загородный дом. Планировка и дизайн интерьера .

Перевод А. Гусева. Издательская группа «Контент», 2006, - 216 с. ISBN 5Милосердов Евгений Павлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mepal@mail.ru Сидоров Андрей Александрович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: andipaint@yandex.ru Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34 e-mail mepal@mail.ru Алгоритмы расчета инсоляции помещений Аннотация. Предлагается алгоритм программного расчета солнечного освещения для помещений с произвольной конфигурацией и произвольной ориентировкой фасадов с оконными проемами. Алгоритм основан на расчете теней ( световых пятен) от совокупности прямоугольников оконных проемов .

Суточное движение солнца, представляется как источник параллельного излучения, направление которого меняется в течении дня в соответствии с широтой местности, временем года и суток .

Ключевые слова: инсоляция помещений, естественное освещение, алгоритм расчета .

E.P MILOSSERDOV, Ph.D. Assoc. AA SIDOROV, Ph.D. Assoc .

Ivanovo State Power University. VI Lenin 153003 Ivanovo, ul. Rabfakovskaya. 34. e-mail mepal@mail.ru Algorithms for calculating insolation premises Abstract. We propose an algorithm for calculating software sunlight for areas with an arbitrary configuration and arbitrary the orientation of the facades with window openings. The algorithm is based on the calculation of shadows (light spots) on the set of rectangleswindow openings. The daily movement of the sun, represented as parallel radiation source, whose direction varies During the day, in accordance with the latitude, the time of year and days .

Keywords: insolation areas, natural lighting, calculation algorithm .

Лучистая энергия солнца в жизни человека имеет большое значение. С гигиенической точки зрения необходимо, чтобы лучи солнца проникали через световые проемы в жилые комнаты и облучали их (разумеется, без излишнего перегрева в теплое время года) .

Продолжительность инсоляции для жилых помещений в соответствии с санитарными нормами и правилами должна составлять не менее трех часов в день [1] При проектировании зданий световой климат местности должен учитываться при создании не только нормальных условий для освещения, но и архитектурной композиции, он имеет также технико-экономическое значение (устройство светопроемов, фонарей, эксплуатационные расходы, связанные с расходами на отопление и т.п.). Существующие методы моделирования и расчета солнечного освещения [2,3] ориентированы на расчеты инсоляции с учетом теней от зданий и сооружений, но не приспособлены для расчетов внутри помещений. Учитывая перечисленные обстоятельства разраИнформационные системы ботка методов расчета инсоляции внутри помещений с заданными конфигурациями стен и оконных проемов представляется важной и актуальной задачей .

Предлагается алгоритм программного расчета солнечного освещения для помещений с произвольной конфигурацией и произвольной ориентировкой фасадов с оконными проемами .

На начальной стадии определяется суточное движение солнца, которое представляется как источник параллельного излучения, направление которого меняется в течении дня в соответствии с широтой местности, временем года и суток [4] Для определения положения Солнца используются соотношения, полученные преобразованием координат из эклиптической системы в геоцентрическую [6] :

sinh = sinfsind + cosfcosdcost ( 1) sin = cosdsintcost где h – высота стояния солнца (угловая), f- географическая широта, tвремя, выраженное в градусах (часовой угол 1час =15 градусов) – азимут Солнца, d - склонение, определяется по соотношению:

, где n – номер дня, 1 января =1 Азимут отсчитывается в южном направлении по часовой стрелке положительные значения .

На втором этапе проводится расчет освещенности внутри помещений. Конфигурация световых пятен в любой момент времени можно представить как параллельную проекцию (тень) оконного проема. Алгоритм основан на расчете теней (световых пятен) от совокупности прямоугольников оконных проемов Расчет освещенности предполагается проводить через заданные промежутки времени, что позволит определить с точностью до заданного промежутка времени как общую продолжительность инсоляции, так и наибольшее значение времени непрерывной инсоляции в течение дня в соответствии с методикой [5]. Для определения конфигурации светового пятна предлагается использовать следующую модель (рис.

1):

Рис.1.

Модель для определения конфигурации светового пятна Состояние и перспективы развития электротехнологии Если считать точку A2 одним из углов прямоугольного оконного проема, то в системе декартовых координат xyz с центром в углу комнаты в заданный момент времени по соотношениям (1) определяются значения углов h и, что позволит определить координаты точки A1:

l = ctg(h) x1 = x2 + ctg(h)sin() y1 = z ctg(h)cos() Учитывая, что параллельная проекция плоского четырехугольника сохраняет параллельность сторон, световые пятна от оконных проемов имеют формы параллелограммов. При малых углах наклона солнца: в зимнее время а также в утренние и вечерние часы в комнатах небольшой ширины световые пятна возникают также на стенах – эти случаи будут исследованы отдельно.

Приведенные соотношения получены при южном расположении фасада с оконными проемами : при произвольном расположении фасада с нормальным вектором плоскости окна, повернутым относительно южного азимута на угол ( по часовой стрелке положительные значения, против часовой – отрицательные, соотношения для расчета координат меняют вид:

x1 = x2 + zctg(h)sin(–) y1 = z ctg(h)cos(–) Таким образом, применение полученной расчетной методики открывает возможность разработки расчетных программ инсоляции помещений с произвольной конфигурацией и произвольной ориентировкой фасадов с оконными проемами .

Литература

1. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01: Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий: утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 19 октября 2001

2. Хейфец А.Л. Расчет продолжительности инсоляции средствами 3Dмоделирования пакета AutoCAD: сб. науч. тр.: выпуск 7. Екатеринбург. 2004 .

3. Бахарев Д.В. О нормировании и расчете инсоляции / Д.В.Бахарев, Л.Н .

Орлова // Светотехника. 2006. № 1. С. 18-27 .

4. Е.П. Милосердов Расчет продолжительности солнечного освещения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» XVII Бенардосовские чтения. III том, Иваново, 2013 стр.404-406

5. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ. - М.:

Мир, 1989 .

6. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие .

М.,» Едиториал УРСС»,2004 Милосердов Евгений Павлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mepal@mail.ru Сидоров Андрей Александрович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», Информационные системы

–  –  –

Дискретная геометрическая модель дорожного движения Аннотация. Предложена дискретная модель дорожного движения, в виде сетевого графа, позволяющая исследовать пропускную способность и определять относительное количество автомобилей в пробках в зависимости от интенсивности движения, топологии и реальных геометрических размеров дорожной сети .

Ключевые слова: модель дорожного движения, сетевой граф, клеточные автоматы E.P. MILOSSERDOV Ph.D. Assoc .

S.P.SHARYKIN, AA SHILKIN students Ivanovo State Power University. VI Lenin 153003 Ivanovo, ul. Rabfakovskaya, 34. e-mail mepal@mail.ru Discrete geometric model traffic Аbstract. We propose a discrete model of traffic in the form of network graph, allowing to investigate the capacity and determine the relative number of vehicles in traffic depending on traffic, topology and geometric dimensions of the real road network .

Keywords: model road, network graph, cellular automata В настоящее время весьма актуальными являются задачи моделирования и расчета транспортных потоков, характерных для дорожного движения в условиях больших городов. Математические модели автомобильных потоков могут быть весьма различны: от гидродинамических аналогий типа движения сжимаемой жидкости, описываемых дифференциальными уравнениями с частными производными, до дискретных игровых моделей, где объектам задается индивидуальное поведение при движении по сети улиц с перекрестками. [1] Для широкого класса рассматриваемых моделей численные решения могут быть получены при переходе к дискретным моделям, в которых дорожные полосы разбиваются на клетки, время меняется дискретно, в каждой клетке может находиться только один автомобиль, скорости движения автомобилей имеют тоже дискретный набор значений, в частном случае одна средняя. Такие модели предложены в 50-х годах прошлого века Дж.

фон Нейманом, который дал им название «клеточные автоматы» [2] Состояние и перспективы развития электротехнологии Предложена дискретная модель дорожного движения, имеющая следующую структуру:

-узлы графа соединяются двунаправленными ребрами (дорогами) с четным числом полос ( как правило две полосы) .

-каждый отрезок дороги имеет заданную длину (количество клеток), соответствующую реальным геометрическим размерам дорожной сети .

-транспортные средства спонтанно появляются в висячих вершинах графа дорожной сети. Частота появления меньше или равна шагу по времени .

-выбор направлений движения (ребер графа) для каждого транспортного средства в узлах сети производится с равной вероятностью .

- движение транспортных средств будет осуществляться по ребрам от узла к узлу до выхода из сети через висячую вершину .

- в каждом внутреннем узле с заданной периодичностью в несколько шагов по времени происходит блокировка движения по отдельным ребрам, связанных с этим узлом ( работа светофоров)

- каждое транспортное средство занимает одну клетку модели и движется по ребру с одной и той же скоростью. Занятая клетка по ходу движения останавливает движение транспортного средства на текущем такте .

Нетрудно показать, что условия движения транспортных средств в данной модели соответствуют методике расчета известных физических моделей – распространению электромагнитных волн в электрических сетях и гидравлических колебаниях в трубопроводных системах .

Как известно, для описания этих процессов широко используются системы уравнений математической физики: волновые или гиперболические системы уравнений. Построение разностных схем и поиск численных решений этих уравнений в виде совокупности прямых и отраженных волн [3] (метод Бержерона) позволяет на каждом такте определить количество транспортных средств в каждом ребре графа модели, в том числе и число заблокированных на подходе к узлам и соседних с ними транспортных средств .

Разработана программа для исследования этой модели. Были проведены вычислительные эксперименты по определению зависимости максимального потока транспортных средств от количества появляющихся в модели автомобилей, оценки влияния режимов работы светофоров на транспортные потоки а также на относительное количество автомобилей, находящихся в пробках. Проводились также оценки относительных значений максимально возможного числа автомобилей на ребрах графа при сохранении потоков .

–  –  –

2. Куликовский А. Г., Погорелов Н. В., Семенов А. Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. – М.: Физматлит, 2001 .

3. Бержерон Л. От гидравлического удара в трубах до разряда в электрической сети. Общий графический метод расчета. (Перевод с франц.). – М., Машгиз, 1962. 348 с .

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34 Разработка информационной модели гео-ориентированного планирования мероприятий Аннотация. Предложена информационная модель гео-ориентированного планирования мероприятий, обеспечивающая решение задачи построения нелинейного маршрута с учетом персональных предпочтений и бюджета времени пользователя .

Ключевые слова: планирование, маршрут, мероприятие, модель .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: moroz@gapps.ispu.ru Development of information model for geo-oriented planning Abstract. Information model of geo-oriented planning is proposed, providing solution to the problem of constructing a non-linear route taking into account user’s personal preferences and time budget .

Key words: planning, route, event, model .

В ходе решения задачи планирования последовательности мероприятий, которые привязаны к определенным географическим координатам был выбран генетический алгоритм, который позволит построить маршрут из имеющегося набора точек. Необходимо разработать информационную модель, которая определит набор данных, который содержат точки, используемые для построения маршрута .

Таким образом, разработка информационной модели геоориентированного планирования мероприятий является актуальной задачей в рамках рассматриваемой области применения .

рассмотрение примера задачи, решаемой с помощью рассматриваемого алгоритма;

определение ключевых данных необходимых для обработки алгоритмом .

Состояние и перспективы развития электротехнологии В качестве реального примера была рассмотрена задача планирования мероприятий в рамках путешествия из Иваново в Санкт-Петербург .

Расстояние между населенными пунктами 891 км. Пользователь желает проехать не больше 1500 км за все путешествие. Его предпочтения: усадьба, наличник, церковь, архитектура, кофе, река, рыбалка .

После этого, определяется некоторая буферная зона на протяжении всего маршрута, в которой производится поиск подходящих мест для данного пользователя. Данные о точках на карте которые могут быть интересны пользователю, выбираются с помощью InstagramAPI, на основании набора данных, который мы можем получить с его помощью и будем строить информационную модель .

На основе InstagramAPIбыла построена модель состоящая из:

Координата – широта;

Координата – долгота;

Ключевые слова;

Именно с этими основными данными и будет оперировать генетический алгоритм .

Отобрав некоторое количество таких точек, попадающих в буферную зону, будут отобраны наиболее релевантные для данного пользователя, и уже после работы генетического алгоритма, они будут включены в маршрут .

Имеется возможность подключить к каждой точке поле «Комментарии», таким образом, пользователь сможет прочитать отзывы о данном месте, или оставить свой отзыв .

В итоге, для решения поставленной задачи были определены данные, необходимые для обработки алгоритмом и рассмотрен пример постановки задачи. Предполагается учесть все вышеперечисленное при разработке алгоритма .

–  –  –

1. Генетический алгоритм. Просто о сложном [Электронный ресурс]. URL:

http://habrahabr.ru/post/128704/ .

2. InstagramAPI. Help. [Электронный ресурс]. URL: https://instagram.com/developer/ .

Мороз Григорий ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: moroz@gapps.ispu.ru Пантелеев Евгений Рафаилович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: erp@poks.ispu.ru

–  –  –

Особенности интеграции информационного портала в образовательной деятельности Аннотация. Представлена структура информационного портала образовательной деятельности. Показаны особенности программно - аппаратных решений .

Ключевые слова: информационный портал, база данных, web - технология .

М. А. NIKOLAEV, student; А. А. BELOV, candidate of engineering,docent Ivanovo State Power University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya 34. E-mail: Maks113nik@gmail.com

–  –  –

Abstract. In the article the structure of informational web-portal of educational process is presented. Features of hardware and software decisions are presented Key words: Informational web-portal, database, web-technology Информационный портал рассматривается как интегрированная система, применимая для информационной поддержки любого вида деятельности. В данной работе представлен информационный портал в образовательной деятельности, ограниченный деятельностью отдельной выпускающей кафедры.

Применительно к выпускающей кафедре информационный портал имеет тройственное назначение:

1. Информационная поддержка организации и управления учебным процессом по советующему ООП;

2. Комплекс для проведения лабораторных работ по целому ряду дисциплин;

3. Полигон для научно-исследовательской деятельности студентов и молодых ученых в области прикладной информатики .

Как в целом, так и по отдельным приложениям разработанный комплекс может быть использован в целях информационного обеспечения решения различного рода задач: производственных, коммерческих, научных и т.д .

Основными требованиями к порталу являются: легкая расширяемость и простота добавления функций, кроссплатформенность и защищенность. Аналогичные требования предъявляются к системам, средой работы которых является интернет, что делает web-технологии Состояние и перспективы развития электротехнологии наиболее пригодными для использования при реализации портала .

В портал кафедры входит 9 подсистем: актуализации знаний, обеспечения кадровым ресурсом, обеспечения материальнотехническим ресурсом, обеспечения методическим ресурсом, оценки состояния студента, управления нормативным ресурсом, формирования проблемного пространства, формирования РПД, хранилище знаний. Часть подсистем имеет общий характер и может использоваться как для процесса обучения на кафедре, так и для использования на производстве. Каждая подсистема может работать отдельно от других приложений портала, но, в таком случае, большую часть данных подсистемы приходится вводить вручную .

Выбор средств реализации осуществлялся на основании вышеуказанных требований с учетом популярности, наличии поддержки и документации. Выбор был сделан в пользу двух платформ: фреймворка PHP YII2, и фреймворка Python Django .

В процессе проектирования возникла проблема интеграции этих подсистем, так как используемые данные для многих из них совпадают .

Общие цели организации взаимодействия приложений можно сформулировать следующим образом:

1. Уменьшить стоимость эксплуатации совокупности приложений;

2. Увеличить скорость выполнения типизированных задач или гарантировать сроки их выполнения;

3. Поднять качество выполнения задач за счет минимизации человеческого фактора, как основного источника ошибок .

Учитывая специфику подсистем было рассмотрено несколько способов взаимодействия, а именно: обмен файлами, асинхронный обмен сообщениями, удаленный вызов процедур (CORBA, DCOM, RMI, SOAP), общая база данных [2]. Данные способы позволяют взаимодействовать приложениям как напрямую, используя определенный формат данных, так и с использованием временного хранилища. Было решено использовать для взаимодействия приложений общую базу данных так как ее использование позволяет предъявить явные требования к формату данных, а также поддерживать их семантическую целостность на уровне БД, в отличии от метода обмена файлами, и избавиться от излишней степени связывания приложений, характерной для методов удаленного вызова процедур и обмена сообщениями .

Использование общей базы данных позволило:

1. Обеспечить доступ к данным при отсутствии одной или нескольких подсистем;

2. Обеспечить гибкость добавления новых подсистем;

3. Обеспечить доступ к данным при отказе одной или нескольких подсистем;

4. Классифицировать информацию по типу;

5. Повысить скорость актуализации данных .

Однако, при использовании данного метода появляются некотоИнформационные системы рые трудности:

1. Разработка общей схемы данных, удовлетворяющей требованиям нескольких различных приложений;

2. Возрастание числа запросов к общей базе данных, при котором последняя может стать узким местом интеграционного решения, что приведет к снижению производительности приложений и увеличит вероятность блокировки данных;

3. Использование коммерческого программного обеспечения, в котором часто есть ограничения на использование сторонних баз данных .

4. Распределение прав пользователей и создание единой системы авторизации .

В данном проекте эти проблемы решаются созданным регламентом ведения общей базы денных, оптимизацией количества обращений к общей базе данных и неиспользованием коммерческих решений для реализации подсистем портала. Проблема распределения доступа решается созданием отдельного сервера авторизации, на который возложена задача управления профилями пользователей и контроля доступа к функциям подсистем .

В качестве СУБД была выбрана система MySQL, так как она является популярным и бесплатным решением. Для формирования структуры данных общей базы данных используется атрибутивная модель системы .

Данная структура подразумевает деление данных из подсистем на ресурсы (R), продукты (P), проблемы (W), цели (Z), сырьевые ресурсы (Rp) и функции (F) (технологии решения проблемы), также добавляются служебные таблицы профилей пользователей, групп, истории изменений [1] .

Поддержка разнообразности данных от подсистем реализуется за счет поля, содержащего строку в текстовом формате обмена данными JSON и наличия регламента на формат данных. Причиной выбора формата JSON является его распространенность, удобочитаемость, краткость и кроссплатформенность. При использовании MySQL максимальная длина строки составляет 4 294 967 295 символов, что является достаточным в подавляющем большинстве случаев .

Данная структура взаимодействия приложений соответствует требованиям к порталу кафедры, обеспечивает высокую скорость взаимодействия между приложениями и обеспечивает повторное использование данных, что исключает вероятность ошибки со стороны человека. Поскольку использовался системный принцип формирования портала, он может использоваться при непрерывном образовательном процессе любой организации .

Литература

1. Белов А.А. Информационно-синергетическая концепция управления сложными системами: методология, теория, практика/ ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». – Иваново, 2009. – 424 с .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

2. Шаблоны интеграции корпоративных приложений: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – 672 с. – Парал. тит. англ .

Белов Александр Аркадьевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

e-mail: belov@it.ispu.ru Николаев Максим Алексеевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: maks113nik@gmail.com

–  –  –

Перспективы использования технологии информационных обменов OPC UA в сфере автоматизации объектов энергетики Аннотация. Описаны проблемы совместимости и взаимозаменяемости оборудования, усложнения процесса системной интеграции элементов управления и контроля SCADA-систем при использовании широкого спектра протоколов .

Обозначены пути преодоления этих проблем .

Ключевые слова: протокол, обмена данными, SCADA-системы, OPCUA .

–  –  –

Prospects of using of information interchange technology OPC UA in the field of automation of power facilities Abstract. Problems of the compatibility and interoperability of equipment and the complexity of the process of system integration of control and monitoring SCADAsystems, using a wide range of protocols, are described. The ways of overcoming these problems are stated .

Key words: communications protocol, SCADA, OPC UA .

Организацию обмена данными в системах промышленной автоматизации разработчики все чаще реализуют в соответствии со стандартом OPC UA - OLE for Process Control Unified Architecture ассоциации OPC Foundation .

Информационные системы Для обеспечения контроля технологических процессов в режиме реального времени на крупных энергетических объектах широко используются SCADA-системы. Так, например, в зависимости от поставленной задачи данные, получаемые от множества контроллеров (значения температуры и давления в отдельных узлах, положения управляющей арматуры и т.п.), могут отображаться на мониторах оперативного персонала, архивироваться или пересылаться на сторонние системы обработки данных .

Для обмена данными с устройствами, подключенными к SCADAсистеме, как правило, используется широкий спектр протоколов – SNMP, Modbus, МЭК-61850 и другие. Поскольку каждый производитель отдельных элементов управления и контроля строит свою систему на основе тех протоколов передачи данных, которые он считает наиболее подходящими для решения своей задачи, существующее разнообразие решений приводит к отсутствию совместимости и взаимозаменяемости оборудования и усложнению процесса системной интеграции .

Реализацию указанных протоколов на стороне SCADA-системы должен обеспечить разработчик этой системы, что сопровождается определенными трудностями: большой трудоемкостью процесса разработки протокола, закрытостью некоторых протоколов и, как следствие, необходимостью капитальных вложений для приобретения документации таких проколов или готовых решений .

Помимо перечисленного, существует и проблема интеграции разрабатываемой SCADA-системы со сторонними информационными системами разных разработчиков. Для решения этой задачи в настоящее время часто используется протокол OPC, имеющий ряд недостатков, основным из которых можно считать использование технологии DCOM, и как следствие, зависимость от платформы MS Windows, в то время как при проектировании систем автоматизации объектов стратегически важных отраслей необходимо выполнять требование открытости исходных кодов на всех уровнях системы автоматизации – ПО устройств, операционных систем, SCADA-систем, драйверов отдельных устройств, что подразумевает разработку кросс-платформенных приложений .

Для устранения существующих недостатков ассоциацией OPC Foundation был разработан стандарт OPC UA, на основе которого в настоящее время и реализуются многие SCADA-системы для предприятий энергетического комплекса. Стандарт OPC UA устанавливает методы обмена сообщениями между ОРС сервером и клиентом, не зависящие от аппаратно-программной платформы, от типа взаимодействующих систем и сетей, обеспечивает надежную и безопасную коммуникацию, противодействие вирусным атакам, гарантирует идентичность информации клиента и сервера. Необходимая интеграция элементов систем автоматизации, уже используемых на промышленных объектах в настоящее время, обеспечивается использованием конвер

<

Состояние и перспективы развития электротехнологии

торов, преобразующих спектр промышленных протоколов (SNMP, Modbus, МЭК-61850 и другие) в OPC UA .

Область применения многих элементов систем автоматизации не ограничивается использованием в SCADA-системах, поэтому необходимость в конверторах будет существовать всегда. Однако многие разработчики устройств, в том числе и отечественные, уже сейчас внедряют поддержку OPC UA, что позволяет унифицировать интерфейс для взаимодействия аппаратного и верхнего уровней автоматизации предприятий .

Литература

1. Mahnke W., Leitner S.-H., Damm M. OPC Unified Architecture. – Berlin:

Springer, 2009. - ISBN 978-3-540-68898-3 .

2. OPC Unified Architecture Specification. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.opcfoundation.org .

3. Богданов Н., Киселева О. OPC Unified Architecture: изменения в популярной технологии информационных обменов с точки зрения инженера / Н. Богданов, О. Киселева // Современные технологии автоматизации. – 2010. – №3. – С.82 .

Новосельцева Светлана Сергеевна, ФГБОУ ВПО «ИвановскийгосударственныйэнергетическийуниверситетимениВ.И. Ленина», e-mail:svsnov@hotmail.com Новосельцев Иван Иванович, ООО «ТеконАвтоматика», г. Иваново, e-mail:bdfyy@hotmail.com

–  –  –

Разработка электронной информационно-образовательной среды преподавателя вуза на платформе Google Apps Аннотация. Предложен шаблон реализации персонального сайта преподавателя на базе сервиса «Сайты» и методика организации самостоятельной работы студентов на базе сервиса «Класс» платформы Google Apps. Практическая реализация средs преподавателя на платформе этих сервисов обеспечивает асинхронное взаимодействие участников учебного процесса в интернет и ведение электронных портфолио обучающихся .

Ключевые слова: электронная информационно-образовательная среда, высшее образование, сервисы Google Apps .

–  –  –

Development of e-educational environment of the university teacher on the basis of Google Apps services Abstract. Implementation template of high school teacher personal site is proposed based on "Sites" service as well as method of organization of independent work of students on the basis of "Classroom" service. The practical implementation of these approaches allows to conclude that proposed environment provides asynchronous interaction between participants of educational process via Internet and students’ electronic portfolios management .

Key words: electronic information and educational environment, higher education, Google Apps services .

Актуальность разработки и внедрения электронной информационно-образовательной среды (ЭИОС) вуза в настоящее время является общепризнанной и зафиксирована федеральными стандартами РФ. В этих нормативных документах регламентируются следующие функции

ЭИОС :

доступ к учебным планам, рабочим программам дисциплин (модулей), практик, к изданиям электронных библиотечных систем и электронным образовательным ресурсам, указанным в рабочих программах;

фиксация хода образовательного процесса, результатов промежуточной аттестации и результатов освоение основной образовательной программы;

проведение всех видов занятий, процедур оценки результатов обучения, реализация которых предусмотрена с применением электронного обучения, дистанционных образовательных технологий;

формирование электронного портфолио обучающегося, в том числе сохранение работ обучающегося, рецензий и оценок на эти работы со стороны любых участников образовательного процесса;

взаимодействие между участниками образовательного процесса, в том числе синхронное и (или) асинхронное взаимодействие посредством сети Интернет .

В то время как стандарт предполагает системную реализацию этих функций, на практике они часто они часто воплощаются в виде разрозненных и информационно несогласованных решений, не образующих единой среды. Даже при условии, что каждое из таких решений идеально покрывает ту или иную функцию, их информационная несоФедеральный государственный образовательный стандарт высшего образования. Уровень высшего образования – магистратура. Направление подготовки – 09.04.04 «Программная инженерия». Утвержден приказом МОН РФ от 30.10.2014 г. № 1406 Состояние и перспективы развития электротехнологии гласованность приводит к необходимости переформатирования и/или повторного ввода больших массивов данных, что увеличивает трудозатраты, создает риски нарушения актуальности и целостности информации и в конечном счете дискредитирует саму идею создания ЭИОР .

Поэтому успех создания ЭИОР определяется выбором интеграционного решения для ее реализации. Передовая практика разработки и внедрения ЭИОР такими образовательными организациями, как Ленинградский областной институт развития образования (ЛОИРО) свидетельствует о том, что перспективной платформой создания ЭИОР может быть Google Apps. Google Apps – это пакет интегрируемых сервисов, размещенных на серверах компании Google. Пакет включает в себя инструменты для размещения документов и совместной работы с ними, планирования и контроля проведения учебных занятий, сетевого общения в онлайн и оффлайн форматах, хостинга мультимедийных материалов и других инструментов. Этот пакет доступен образовательным организациям на бесплатной основе в пределах домена («подоблака») Google Apps, который организация конфигурирует самостоятельно путем создания виртуального диска для размещения документов, регистрации пользователей, предоставления им прав доступа к документам и планирования совместной работы на уровне отдельных пользователей и групп. Работа по конфигурированию домена Google Apps была начата в 2014 г. на кафедре ПО КС ИГЭУ в рамках гранта по образовательным инновациям. Результатом этой работы стало создание хранилища документации кафедры на виртуальном диске Google Apps, в котором размещены нормативные документы (ФГОС, УМКД) и документы текущего учебного процесса (учебные пособия, методические указания, отчеты студентов) и организация ролевого доступа студентов и преподавателей к этому хранилищу .

В докладе рассматривается наиболее логичное направление продолжения этой работы – создание электронной информационнообразовательной среды преподавателя вуза, центром которой является персональный сайт преподавателя (ПСП). ПСП является представительством преподавателя в ЭИОС, выступающим, с одной стороны центром общения преподавателя со студентами в контексте учебного процесса и его информационного обеспечения, а с другой – инструментом оценки деятельности самого преподавателя, своего рода его электронным портфолио .

Двоякая функция ПСП определяет требования, предъявляемые к содержанию сайта и его оформлению при помощи сервисов Google Apps. Что касается содержания, представляется, безусловно, необходимым присутствие таких разделов ПСП, как общая информация о преподавателе (фото, сведения о профессиональной квалификации, контактные данные), информация о научной специализации преподавателя, выполненных им проектах и опубликованных результатах исследований, информация о читаемых дисциплинах со ссылкой на УМКД и Информационные системы другие информационные ресурсы, информация об учебном процессе (расписание, календарь мероприятий: текущих и промежуточных контролей, консультаций, сроков сдачи отчетов – с функциями планирования, рассылки уведомлений и контроля выполнения, текущие документы: задания и отчеты студентов с функциями совместного доступа к этим документам). Оформление ЭИОС преподавателя обеспечивают сервисы GoogleApps: «Сайты» - система управления контентом сайта, «Диск» - сервис доступа к хранилищу кафедральной документации, «Документы», «Таблицы» и «Презентации» - сервисы для совместной работы с документами, «Почта» - сервис рассылки уведомлений, «Календарь» - сервис планирования мероприятий, «Класс» – новый сервис Google Apps для образования, который помогает преподавателям быстро создавать и упорядочивать задания, выставлять оценки, оставлять комментарии и общаться с учащимися, «Чат» и «Hangouts» сервисы онлайн-мероприятий в сети интернет в формате текстового, аудио- и видео- общения .

Литература

1. Возина Н.Ф. Химия и микробиология воды. – М.: Высш. школа. 1979 .

2. Дифферицированные тарифы… / В.К.Коробашкина, Б.В. Папков, Е.И.Татаров, и др. // XV науч.- техн. конф. “Актуальные проблемы …” : тез. докл .

НГТУ. – Н. Новгород. 1996. – С. 40-43 .

Пантелеев Евгений Рафаилович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: erp@poks.ispu.ru

–  –  –

Разработка многоуровневой модели методической поддержки действий проектировщика в среде САПР Аннотация. Предложена структурированная многоуровневая модель действий проектировщика САПР и рассмотрен вариант журналирования действий пользователя. Практическая реализация системы журналирования позволяет анализировать действия пользователя и интерпретировать траекторию его действий для формирования методических рекомендаций и оказания помощи по оптимизации проектных решений .

Ключевые слова: методическая поддержка, системы автоматизированного проектирования, журналирующая система .

Development of a multi-level model of methodological support actions designer in CAD environment Abstract. A structured multi-level model of action of the CAD designer is proposed as well as the variant of logging user actions. The practical implementation of the system log allows to analyze and interpret the trajectory of user actions for the formation of guidelines and assistance to optimize project decisions .

Key words: methodological support, computer-aided design, the logging system .

Грамотное применение САПР имеет больший потенциал повышения производительности труда, чем все известные технические нововведения [1, 2, 6]. Сложность объектов проектирования постоянно возрастает, современные САПР требует от проектировщиков и знаний в своей предметной области, и навыки применения технологий автоматизации проектирования, сформированные в процессе решения проектных задач в среде САПР. Поэтому актуальна разработка моделей и алгоритмов методической поддержки, работающих по принципу «learning by doing» - обучения в процессе работы. Методическая поддержка, предоставляемая пользователю САПР в процессе решения проектных задач, должна опираться на анализ и интерпретацию его действий. При этом она должна обеспечивать информацией задачи регистрации действий пользователя, интерпретации этих действий в контексте интерфейса САПР и в контексте (локальном и глобальном) проектной задачи, и, в конечном счете, задачу формирования импульсов методической поддержки на основе результатов решения вышеупомянутых задач [4] .

Исходя из этого, предлагается многоуровневая иерархическая модель действий проектировщика (рис. 1) .

На нижнем уровне иерархии находятся «примитивные события»

от устройств ввода: нажатие клавиатуры, клавиш мыши или действия других устройств, предусмотренных при использовании САПР .

Следующий – уровень элементарных действий с объектами интерфейса: управляющие кнопки, раскрывающие списки, флажки и переключатели, регуляторы, различные поля ввода и другие действия .

Далее - модель содержит информацию в виде цепочек команд, которые можно интерпретировать, как попытку выполнить ту или иную проектную операцию. Такая интерпретация возможна путем сопоставления цепочки действий пользователя с эталонными для данной операции .

Информационные системы

Рис. 1. Многоуровневая модель действий проектировщика

Следующий уровень модели интерпретируется как попытка решения проектной задачи при помощи последовательности проектных процедур. Это решение базируется на сопоставлении действий пользователя с готовыми, отлаженными и выверенными проектными задачами .

Пятый уровень – выполнение самого проекта в целом .

Вершину пирамиды, венчает, та заветная, мечта любого проектировщика, так называемая «красная кнопка», когда по нажатию клавиши, можно выдать всю документацию на все проектные решения .

Рассмотрим модель с точки зрения методической поддержки .

Для протоколирования примитивных событий действий пользователя САПР предлагается журналирующая система (СЖ). Предложенная СЖ отличается от прототипов (Syslog) [5] тем, что оперирует не с сообщениями, а с координатами положения курсора мыши и кодами нажатых клавиш – с самыми низкими по уровню операциями. Это позволяет регистрировать события с практически любым уровнем детализации (R-Регистратор). Также для удобства дальнейшей работы вводится своя иерархия уровней и категории действий, которые может совершать пользователь, и которые могут быть запротоколированы журналирующей системой. Предлагаемый вид журнала (табл.1) .

На втором уровне предполагается изучение и приобретение элементарных навыков по использованию всех имеющихся в распоряжении объектов интерфейса пользователя. Задача методической поддержки помимо журналирования переходит на информативный уровень и предполагает давать пользователю не только уместную информацию, Состояние и перспективы развития электротехнологии соответствующую его текущим действиям, но и производить анализ последовательности его действий (траекторий) (A-Анализатор) .

Табл. 1. Вид журнала записи действий пользователя

–  –  –

На третьем уровне выделяются проектные операции. Проектные операции – это законченные последовательности действий проектировщика, завершающиеся определенными промежуточными результатами [3]. Здесь предполагается приобретение навыков составления шаблонов, определённых повторяющихся цепочек команд, путём сравнения текущей траектории действия - с эталонами (V-Верификатор) и осуществления перевода записанной траектории действий пользователя на язык имеющихся проектных решений (I-Интерпретатор) .

Четвёртый - уровень проектных процедур. Под проектными процедурами принято понимать последовательность проектных операций, приводящих к решению конкретных задач [7]. Здесь методическая поддержка даёт возможность создавать базу готовых проектных решений для формирования направления последующих действий проектировщика и при положительном варианте предоставит возможность сохранить весь алгоритм выполненных процедур (S-Накопитель) .

Пятый уровень - сам проект в целом, а точнее библиотека или база знаний в виде готовых, отлаженных и выверенных проектных решений, подразумевающих под собой описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования (N-Навигатор) .

Представленная в статье многоуровневая модель позволяют создать эффективные средства в виде блоков модуля AddInCad для повышения эффективности внедрения САПР. Создание инструмента для обучения и заполнения базы готовых решений различных задач проектирования позволит решить задачу по нехватке узкоспециализированных проектировщиков, что значительно увеличит количество выполняемых работ меньшим количеством людей и гарантирует отсутствие случайных ошибок, снижение трудозатрат, сокращение сроков Информационные системы проектирования и повышение качества выпускаемой проектной документации .

Литература

1. Алтунин, В.К. Проектирование компьютерных систем обучения и интеллектуальной тренажерной подготовки / В.К. Алтунин, A.M Стручков; под ред. О.М .

Туровского. – Тверь: ЦПС, 2004. – 204 с .

2. Конвисар, Е. Кадры в САПР / Е.Конвисар // САПР и графика. – 2006. - № 1. – С.11

3. Новакова, Н.Е. Модели и методы принятия проектных решений в сложноструктуриро-ванных предметных областях / Н.Е. Новакова. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2010. 168 с .

4. Пантелеев, Е.Р. Технология информационной интеграции процессов методической поддержки автоматизированного проектирования: дис. … д-ра техн. наук:

05.13.12, 05.13.17 / Пантелеев Евгений Рафаилович. – Иваново, 2005. – 377 с .

5. Робачевский А.Н., Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Журнальные файловые системы / Глава 4 . Файловая система // Операционная система UNIX. — 2-е изд .

– СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – С. 351 – 353. – 656 с .

6. Филатова Н.Н., Ахремчик О.Л. Образовательные технологии и общество .

2000. Т. 3. № 2. С. 150-160 .

7. Целищев Е.С., Глязнецова А.В., Кудряшов И.С. Методика эффективной автоматиза-ции проектирования технического обеспечения АСУТП: учеб. пособие/под ред. Ю.С. Твер-ского; Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2012. -192 с .

Зуйков Виталий Аркадьевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mysterio@ya.ru Пантелеев Евгений Рафаилович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: erp@poks.ispu.ru

–  –  –

Аннотация. Рассмотрены вопросы организации и проведения дистанционных занятий в ИГЭУ с использованием системы Adobe Connect .

Представлены особенности подготовки и проведения учебного занятия с применением компьютерных дистанционных технологий .

Ключевые слова: дистанционное обучение, система дистанционного обучения, Adobe Connect .

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: jur@bjd.ispu.ru Application of online learning technology in the environment of Adobe Connect Abstract. Issues of development and carrying out distant courses in ISPU with the use of Adobe Connect system are considered. Peculiarities of application of online learning technology are discussed .

Key words: online learning, system of distance learning, Adobe Connect .

Для организации и проведения дистанционных занятий в ИГЭУ приобретены и используются приложения Adobe Connect Central и Adobe Connect Meeting.

В рамках ИГЭУ пользователи Adobe Connect разделяются на четыре группы:

администраторы – главные распорядители, осуществляющие управление Adobe Connect в рамках организации;

субадминистраторы – администраторы с ограниченным набором прав, координаторы ресурсов Adobe Connect;

преподаватели – организаторы собраний, которые могут являться также субадминистраторами;

слушатели – рядовые участники собраний (студенты, абитуриенты, слушатели курсов повышения квалификации и т.п.), которые могут быть также и докладчиками собраний .

Система Adobe Connect развёрнута на сервере управления телекоммуникаций ИГЭУ. Администрирование сервера осуществляется сотрудниками указанного управления .

Для работы с Adobe Connect на компьютере пользователя должно быть установлено следующее программное обеспечение:

веб-браузер (рекомендуется Internet Explorer 10 и выше, Mozilla Firefox 32.0 и выше);

Adobe Flash Player – бесплатное приложение для просмотра интерактивного содержимого и приложений в сети интернет;

Adobe Connect Add-in – надстройка для организации совместного доступа к ресурсам рабочей станции .

Компьютеры организаторов и докладчиков собраний должны быть оборудованы веб-камерой и аудиогарнитурой. Компьютеры участников могут быть оборудованы только аудиогарнитурой .

Учетные записи студентов и преподавателей импортируются в Adobe Connect главным администратором. Субадминистратор может редактировать их и добавлять другие учетные записи по необходимости .

Информационные системы Выполнение своих функций субадминистратор осуществляет посредством веб-приложения Adobe Connect Central, для доступа к которому необходимо с помощью веб-браузера загрузить страницу по адресу http://connect.ispu.ru и указать «Имя для входа» и «Пароль», выданные администратором .

Пользователи и группы пользователей, в зависимости от набора прав, могут организовывать или участвовать в собраниях – конференциях в режиме реального времени. Преподаватели организуют и создают собрания на основе, имеющихся шаблонов собраний. Для проведения собрания используется интерактивное приложение (Adobe Connect Meeting), в терминологии Adobe Connect – комната для проведения собрания. Комната включает в себя различные панели (модули) и компоненты. В комнате для проведения собраний пользователи или посетители имеют возможность совместно использовать экраны компьютеров или файлы, общаться в чате, транслировать аудио и видео .

Работа преподавателя по организации, подготовке и проведению дистанционного занятия (собрания), так же как и обычного занятия, состоит из подготовки к занятию, проведения занятия и анализа результатов .

Подготовка к занятию в виртуальном классе (комнате собрания) включает:

анонсирование темы, сроков проведения и рассылку приглашений;

публикацию документов для предварительного ознакомления;

разработку презентаций;

разработку опросов и др .

Проведение занятия включает:

настройку связи до начала занятия;

организацию совместной работы в чате, с документами, приложениями, экраном и др.;

модерирование слушателей, т.е. управление функциями и поведением слушателей в интерактивном приложении: предоставление слова, вызов к доске, доступ к чату, проведение опросов, запись занятия и др .

Анализ результатов занятия включает постобработку конференции, в том числе анализ статистической информации .

По умолчанию создатель собрания (преподаватель, субадминистратор) является одновременно и его организатором .

В Adobe Connect для создания собрания существуют три встроенных шаблона: «Шаблон мероприятия по умолчанию», «Шаблон собрания по умолчанию», «Шаблон обучения по умолчанию». На основе встроенных шаблонов преподаватель может создавать свои. Кроме встроенных шаблонов разработаны шаблоны: «Лекция», «Консультация», «Семинар», «Организационное собрание». Собрание, созданное на основе шаблона «Семинар» (рис.

1) содержит следующие модули:

Состояние и перспективы развития электротехнологии

«Опрос», «Совместное использование», «Примечания», «Видео», «Посетители», «Чат», «Вопросы и ответы» .

Преподаватель в процессе проведения занятия может добавлять, удалять и перемещать необходимые модули, делать доступными для совместного использования документы, которые он загрузил в свою библиотеку .

Рис. 1. Комната собрания на основе шаблона «Семинар»

Преподаватель имеет возможность записать собрание. Записывается все, что происходит в комнате собрания, кроме области «Только для докладчиков». Если запись собрания сделать доступным для посетителей, то её смогут посмотреть участники, которые отсутствовали на нем или пожелали посмотреть собрание ещё раз. При воспроизведении отображается всё, что видели и слышали посетители в реальном времени .

В Adobe Connect Central доступны четыре типа отчетов по результатам собрания: «Сводка», «По посетителям», «По сеансам», «По вопросам». В отчете «Сводка» содержатся такие сведения о собрании как наименование, URL-адрес для просмотра, уникальные сеансы, время входа последнего приглашенного посетителя, число приглашенных и число посетивших слушателей, пик посещения комнаты собрания за все время проведения. В отчете «По посетителям» представлен список посетителей собрания с указанием адресов электронной почты, а также времен входа и выхода. В отчете «По сеансам» находится список дат начала и завершения каждого сеанса, номер сеанса и число посетителей. При щелчке по номеру сеанса появляется список участников данного сеанса со временами входа и выхода каждого участника. В Информационные системы отчете «По вопросам» содержатся сведения о проведенных опросах во время собрания .

Пантелеев Евгений Рафаилович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: erp@poks.ispu.ru Дюповкин Николай Иванович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: dean@fzvo.ispu.ru Рогожников Юрий Юрьевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: jur@bjd.ispu.ru

–  –  –

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина 153003 г. Иваново, ул. Рабфаковская 34 E-mail: ceregaputilov@gmail.com Система семантического анализа научных коммуникаций Аннотация. Представлена система обеспечения актуальной научной информацией инновационного образовательного процесса, построенная на базе разработанных методических и программных инструментариев .

Ключевые слова: знания, инновация, понятие, семантический системный анализ, коммуникации .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: ceregaputilov@gmail.com A semantic analysis of scientific communication’s system Abstract. This article presents a system providing actual scientific information about innovative education process. The system is developed on methodical and program tools .

Key words: knowledge’s, innovation, terms, semantics system analysis, communication В процессе познания (непрерывный образовательный процесс) возникает проблема, связанная с получением актуальных знаний по определенной предметной области, на понятном человеку «языке» .

Философией и когнитивной психологией было доказано, что данная проблема решается в процессе коммуникации между экспертом и Состояние и перспективы развития электротехнологии человеком, который нуждается в знаниях. Видов коммуникаций огромное количество, мы рассматриваем основные из них – это диалог, а точнее его разновидность (электронный аналог, представленный в Internet пространстве в виде специализированного форума), и коммуникация в виде обмена знаниями посредством печатных изданий (периодическая литература, учебные пособия и пр.). Любая информация (информационный ресурс), независимо от формы её представления, имеет схожую структуру, в состав которой входят слова, в нашей интерпретации термины, соответствующие определенным понятиям, которые рождают в «голове человека» смысл .

Исследованию научных коммуникаций посвящено множество работ, но их результаты в основном затрагивают синтаксические проблемы общения, в частности интенсивность, топологию коммуникаций и т.п. В данной работе рассматриваются возможности использования компьютерных средств для семантического анализа научных коммуникаций, в основе которых лежит триада термин–понятие–смысл .

В общем виде система семантического анализа научных коммуникаций изображена на рис. 1 .

Рис. 1. Схема системы семантического анализа научных коммуникаций

Основным ее компонентом является текстовый анализатор, позволяющий в автоматическом режиме, при обработке любого объема текста получить терминологическое множество по проблеме. В отличие от существующих текстовых анализаторов разработанный позволяет решать требуемые для целевого анализа задачи: подбор параметров Информационные системы анализа, удаление незначимых словоформ и концентрации основных терминов, отражающих главный смысл научных текстов. Компьютер это машина, работающая на заданных алгоритмах, которая не может «мыслить» как человек, в виду этого терминологическое множество, передается эксперту для его необходимого редактирования и дополнения. Затем с использованием разработанных на основе законов инфометрии алгоритмов компьютером автоматически формируется множество ключевых слов (Mкс), необходимых для поиска источников знаний и понятийное множество(Mп), использующееся для создания иерархической понятийной структуры (ИПС), необходимой для контроля знаний по данной предметной области[1] .

Созданные множества не являются статическими, они изменяются (актуализируются) со временем в зависимости от периодичности обновлений материалов по данной предметной области. Весь перечень информационных ресурсов (источников знаний) по предметной области делится на пять классов: электронные издания (специализированные Internet форумы), периодические издания, монографии, учебные пособия, учебники.

Каждый класс источников обладает временным показателем (i), отражающим степень актуальности и степень методичности изложения материала в источнике, представить которые можно следующим образом:

Методичность изложения материала в источнике n (у) (уп) (мон) (пи) (эл) Актуальность информации (Rinf) в источнике С использованием текстов электронных изданий и периодики, формируется эталонное (актуальное) на текущий момент времени t понятийное множество (Мп). Затем в автоматизированном режиме системой осуществляется актуализация устаревшего понятийного образа на основе разработанных алгоритмов, созданных по законам t инфометрии. Период актуализации (Мп) зависит от периодичности обновления научных изданий по предметной области .

На основании периодических изданий, являющихся эталоном актуальности, невозможно вести непрерывный образовательный процесс, ввиду отсутствия методичности изложения материала доступным любому человеку языком. Поэтому необходимо обратиться в специализированные библиотечные фонды, для поиска на основе поискового образа запроса (ПОЗ) учебников и учебных пособий, имеющихся по рассматриваемой проблеме. Каждый из найденных источников предварительно проходит обработку текстовым анализатором, в процессе которой формируются понятийные множества по каждому из найденных источников (Mуп[i]).

Для формирования управляющего воздействия в непрерывный образовательный процесс в рамках рассматриваемой Состояние и перспективы развития электротехнологии предметной области, необходимо из всего найденного перечня учебных пособий(nу), автоматически, на основе понятийного образа (Муп[i]), выбрать наиболее подходящее учебное пособие, в соответствии с минимальным количеством (mуп) расхождений относительно эталонного множества:

mуп argmin[(M П )tэ \ (М уп[i ] )] Если найденные учебные пособия не подходят ввиду минимального количества пересечений с эталонным множеством, то эксперт самостоятельно создает учебное пособие, являющееся эталоном для последующего обучения по данной предметной области, опираясь на t (Мп) .

Таким образом, можно сделать вывод о том, что созданная система позволит находить наиболее подходящие источники информации (знаний) по любой предметной области на основе сформированных t множеств Мкс и (Мп), поддерживать актуальность этих источников, на t основе (Мп), и осуществлять оперативный контроль знаний методом ИПС .

Литература

1. Белов А.А. Информационно-синергетическая концепция управления сложными системами: методология, теория, практика / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». – Иваново, 2009. – 423с .

Белов Александр Аркадьевич, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

e-mail: belov@it.ispu.ru Путилов Сергей Владимирович, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

e-mail: ceregaputilov@gmail.com

–  –  –

Аннотация. Для случайной величины, заданной определенной комбинацией независимых случайных величин, имеющих стандартное нормальное распределение, доказано, что она имеет распределение Стьюдента .

Ключевые слова: случайная величина, стандартное нормальное распределение, распределение Стьюдента .

–  –  –

Abstract. It was proved that a random variable, defined by a certain combination of independent random variables with standard normal distribution, has the Student’s t-distribution .

Key words: random variable, standard normal distribution, Student’s t-distribution .

Теорема. Пусть - независимые случайные величины, имеющие стандартное нормальное распределение, тогда случайная величина имеет распределение Стьюдента с степенями свободы .

Доказательство .

При утверждение теоремы хорошо известно, например, оно приведено в [1] в параграфе 10.3 .

Приведём доказательство теоремы для. Рассмотрим случайную величину

–  –  –

Состояние и перспективы развития электротехнологии Случайная величина, так как и – независимые случайные величины, имеющие стандартное нормальное распределение. Тогда

–  –  –

Осталось заметить, что – плотность распределения Стьюдента с двумя степенями свободы. Таким образом, для теорема доказана .

При доказательство проводится аналогичным образом .

–  –  –

Сковорода Борис Федосьевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: sbf2011@yandex.ru Тихомирова Ирина Александровна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: tihomirova47@yandex.ru

–  –  –

Исследование приобретения знаний на основе аналогии Аннотация. В работе предложен новый алгоритм выявления аналогий в текстовых описаниях. Новизна проведенных исследований состоит в попытке машинной реализации выделения аналогий по сходству и по подобию .

Ключевые слова: аналогия, знание, алгоритм .

–  –  –

Abstract. In this paper we propose a new algorithm to identify similarities in the textual description. The novelty of the research is an attempt to computer implementation of detection of analogies by similarity and likeness .

Key words: analogy, knowledge, algorithm .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Выделение аналогий является актуальной задачей в системах поиска неисправностей сложных технических объектов. В работе предложен новый алгоритм выявления аналогий в текстовых описаниях .

Новизна проведенных исследований состоит в попытке машинной реализации выделения аналогий по сходству и по подобию .

Автоматизация выделение аналогий по сходству и по подобию представляет трудную задачу реализации. В настоящее время используется подход привлечения эксперта для направления процесса выделения аналогий в тексте на естественном языке, а также большое количество справочников .

Различные виды аналогий приведены на рис. 1 .

–  –  –

Рис. 4. Аналогия по сходству отношений:

И_П_О_1[Отн1,Отн2,Отн3] – Первый исследуемый Процесс или Объект находится в отношениях с внешней средой Отн1, Отн2, Отн3;

И_П_О_2[Отн1, Отн2] – Второй исследуемый Процесс или Объект находится в отношениях с внешней средой Отн1, Отн22;

В(И_П_О_2[Отн3]) – вероятно, второй исследуемый Процесс или Объект находится в отношении Отн3 с внешней средой

Состояние и перспективы развития электротехнологии

Сопоставление двух объектов, как бы далеко оно не шло, способно дать только предположительное знание, гипотезу, нуждающуюся в дальнейшей проверке. Помимо аналогии свойств существует также аналогия отношений. Аналогия отношений, способная сопоставить и сблизить все что угодно, является средством человеческого мышления, требующим особой осторожности и рассудительности при его применении .

Аналогия во всех случаях означает определенное подобие, сходство: вещей, свойств, отношений. Сходство всегда связано с различием и без различия не существует. В этом плане аналогия – это всегда попытка найти сходство несходного .

Аналогия во всех случаях означает определенное подобие, сходство: вещей, свойств, отношений. Сходство всегда связано с различием и без различия не существует. В этом плане аналогия – это всегда попытка найти сходство несходного .

Умозаключение по аналогии не дает достоверного знания. Если посылки такого умозаключения являются истинными, то это еще не означает, что и его заключение будет истинным: оно может быть истинным, но может оказаться и ложным .

Аналогию, дающую высоковероятное знание, принято называть строгой или точной. Научные аналогии обычно являются строгими .

Аналогия часто используется для облегчения понимания .

Аналогия является неотъемлемым структурным компонентом любой формы научного моделирования. Модель – это «представитель» или «заместитель» оригинала в познании или практике. Когда невозможно изучать оригинал, строят его модель, исследуют ее и затем полученные результаты переносят на оригинал. Возможность такого переноса основана на том, что модель в определенном смысле «повторяет» оригинал, отображает какие-то его свойства. Различают предметные и знаковые модели .

Предметные модели воспроизводят определенные характеристики оригинала. Знаковые модели – это схемы, чертежи, формулы .

Важным видом таких моделей являются математические модели, представляющие собой системы математических формул .

Таким образом, в работе предложен новый алгоритм выявления аналогий в текстовых описаниях для облегчения поиска неисправностей сложных технических объектов[2] .

Литература

1. Ивин, А.А. Логика: Учеб. для гуманитарных факультетов. М.: Изд-во ФАИРПРЕСС, 2002 .

2. Зубков, В.П., Соловьев, М.Л. Автоматизация процесса приобретения знаний./ФГБОУ ВПО, ИГЭУ – Иваново, 2014.- 268 с .

Зубков Валентин Петрович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: V_P_Z@rambler.ru Соловьев Михаил Леонидович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: V_P_Z@rambler.ru Информационные системы

–  –  –

Разработка аналитического аппарата приобретения навыков и знаний путем умозаключений Аннотация. В данной работе рассматриваются подходы к созданию тренажера по изучению применения умозаключений. Исследуются способы построения конкретных алгоритмов выделения суждений .

Ключевые слова: умозаключение, тренажер, суждение .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: V_P_Z@rambler.ru Development of analytical apparatus to acquisition of skills and knowledge by inference Abstract. This paper discusses the approaches to the creation of the simulator to study the application of inference. Explores ways to build specific detection algorithms judgments .

Key words: inference, simulator, judgment .

Повышение квалификации операторов в информационнообменном процессе является актуальной задачей. Информационноинтеллектуальная деятельность мышления оператора, направлена на выработку представлений, понятий, суждений, умозаключений, проведение креативной мыслительной деятельности .

В данной работе рассматривается подход создания тренажера по изучению применения умозаключений .

Трудности состоят в построении конкретных алгоритмов выделения суждений. Например, для превращения суждения на языке CLisp был реализован следующий алгоритм .

Создаются справочники кванторов, отношений, правил вывода, а также набор суждений, которые уже предполагаются выделенными из текста. С помощью ассоциативных списков строятся структуры суждений, по которым находятся соответствующие правила. После применения правил и обратного построения суждения получается новый вид суждения .

По такому же принципу создаются алгоритмы обращения суждений, преобразования согласно логическому квадрату и т.д .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Выстраивая умозаключения в некоторые последовательности можно, применяя правила логического квадрата простого категорического силлогизма производить некоторые умозаключения при управлении пользователя .

Умозаключение [1] – это форма мышления, посредством которой из одного или нескольких суждений выводится новое суждение. Существование такой формы в нашем мышлении, как понятия и суждения, обусловлено самой объективной действительностью. В основе понятия лежит предметный характер действительности, в основе суждения – связь (отношение) предметов. Объективную основу умозаключения составляет более сложная взаимная связь предметов, их взаимные отношения .

Суждение, содержащее новое знание, может быть получено посредством преобразования некоторого суждения. К ним относятся:

превращение, обращение, противопоставление предикату, умозаключения по логическому квадрату .

Превращение суждения состоит в установлении отношения субъекта к понятию, противоречащему по качеству предикату исходного суждения .

Превращать можно общеутвердительные (A), общеотрицательные (E), частноутвердительные (I) и частноотрицательные суждения (O):

- все S есть Р ни одно S не есть не-Р (S P 1S P);

- ни одно S не есть не-Р все S есть Р (1S P S P);

- некоторые S есть Р некоторые S не есть не-Р (S P S P);

- некоторые S не есть Р некоторые S есть не-Р (S P S P) .

При обращении субъектом (S) становится предикат (P), а предикатом – субъект исходного суждения. Различают обращения простые и обращения с ограничением. В простом обращении количества суждения не изменяются .

В обращении с ограничением объемы в суждениях ограничиваются:

- все S есть Р некоторые Р есть S (S P S P);

- все S, и только S, есть Р все Р есть S (!S P P S);

- ни одно S не есть Р ни одно Р не есть S (1S P 1P S);

- некоторые S есть P некоторые Р есть S (S P P S);

- некоторые S и только S есть P некоторые Р есть S (!S P PS) .

Субъектом суждения при противопоставлении предикату является не предикат исходного суждения, как в обращении, а понятие, противоречащее предикату: все S есть Р ни одно не-Р не есть S (S P 1P S) .

Схемы противопоставления следующие:

- ни одно S не есть Р некоторые не-Р есть S (1S P P S);

- некоторые S не есть Р некоторые не-Р есть S (S P P S) .

Информационные системы Широко распространенным видом опосредствованных умозаключений является простой категорический силлогизм, заключение в котором получается из двух категорических суждений (рис. 1) .

–  –  –

Рис. 1. Виды простого категорического силлогизма:

SMPL_K_SL – простой категорический силлогизм; F_i – i-я фигура В основе вывода по категорическому силлогизму лежит аксиома силлогизма: «Все, что утверждается или отрицается о роде (или классе), необходимо утверждается или отрицается о виде (или члене данного класса), принадлежащем к данному роду» .

В простом категорическом силлогизме необходимо соблюдать следующие правила:

Пр_1) в силлогизме должно быть только три термина (!3T SL) .

Пр_2) средний термин должен быть распределен хотя бы в одной из посылок (M П1) (M П2) .

Пр_3) термин, не распределенный в посылке, не может быть распределен и в заключении (Т П1) (Т П2) (Т З) .

Пр_4) хотя бы одна из посылок должна быть утвердительным суждением (П1 = А) (П1 = I) (П2 = А) (П2 = I) .

Пр_5) если одна из посылок – отрицательное суждение, то и заключение должно быть отрицательным (П1 = E)(П1 = O)(П2 = E)(П2 = O)(З = E) (З = O) .

Пр_6) хотя бы одна из посылок должна быть общим суждением П (П = A) (П = E) .

Пр_7) если одна из посылок – частное суждение, то и заключение должно быть частным (П1 = I)(П1 = O)(П2 = I)(П2 = O) (З = I) (З = O) .

В работе предложены конкретные алгоритмы преобразования суждений.

Обобщенный алгоритм программной системы получения знаний путем умозаключений можно представить следующим образом[2]:

1. Обработка текста на естественном языке .

2. Распознавание формальных структур в тексте .

Состояние и перспективы развития электротехнологии

3. Выделение суждений и их анализ .

4. Построение структуры суждений .

5. Определение связей между суждениями .

6. Построение цепи логически связанных суждений .

7. Применение правил вывода .

8. Получение нового знания .

Литература

1. Тимощук, А.С. Методическая разработка проведения занятия по теме "Умозаключение" курса “Логика” для слушателей дневной формы обучения./ А.С .

Тимошук – Владимир, 1999. - 18 с .

2. Зубков, В.П., Соловьев, М.Л. Автоматизация процесса приобретения знаний./ФГБОУ ВПО, ИГЭУ – Иваново, 2014.- 268 с .

Зубков Валентин Петрович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: V_P_Z@rambler.ru Соловьев Михаил Леонидович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: V_P_Z@rambler.ru

–  –  –

Методическое и программное обеспечение тест контроля Аннотация. По дисциплинам «начертатательная геометрия» и «инженерная графика» предлагается система тестового контроля, имеющая методические, теоретические и практические компоненты, позволяющипроводить тестовый контроль в трех режимах: обучающий, контрольно- обучающий и контрольный .

Ключевые слова: Начертательная геометрия, инженерная графика, тест-контроль A.M. FEDOTOV, Ph.D., Associate Professor Ivanovo Energy University Lenin 153003 Ivanovo, ul. Rabfakovskaya 34 E-mail: fams@ispu.ru Methodology and software test control Abstract. In the disciplines "nachertatatelnaya geometry" and "Engineering Graphics", a system test control, which has methodological, theoretical and practical components, allowing to carry out a test-control in three modes: training,control and training and control .

Keywords: Descriptive geometry, engineering graphics, test control Информационные системы

Система обучения любым дисциплинам, в том числе и начертательной геометрии и инженерной графики включает в себя теоретическую и практическую части и в обучающей системе должны быть реализованы следующие учебные компоненты:

1) теоретическая, которая вводит понятия и определения, определяет круг решаемых в рамках дисциплины задач; легко реализуется в виде связанных страниц с возможностью перехода между разделами и темами;

2) теоретико-обучающая часть, которая позволяет закреплять аксиоматические знания предметной области, реализуется в виде тестов с многоуровневой подсказкой и ссылками на разделы теоретической части;

3) теоретико-контролирующая часть, которая проверяет аксиоматические знания, владение терминами и пр., традиционно реализуется наборами тестов;

4) практическая демонстрационная часть, которая дает обзор основных методов решения задач, демонстрирует применение методов для решения типовых задач; реализуется в виде учебного фильма, презентации или flash-ролика;

5) практико-обучающая часть, которая подразумевает самостоятельное решение под контролем преподавателя или системы, с возможностью получения подсказки или ссылки на разделы теории и демонстрации задач;

6) практико-контролирующая часть, которая подразумевает полностью самостоятельное решение задачи и определение итоговой оценки .

Основополагающим является второй и третий учебные компоненты, а именно, теоретико-обучающая и теоретико-контролирующая части, которые позволяют закреплять аксиоматические знания предметной области, на базе которых решаются все остальные. Данная работа посвящена разработке методического и программного обеспечения контрольно-обучающего комплекса на примере одной из тем курса «Начертательная геометрия» .

Использование компьютерных технологий позволяет объединить в одной программной единице как функции обучения так и функции контроля, т.е. объединить второй и третий учебные компоненты .

Для реализации данных учебных компонент необходимо выделить в каждой дисциплине ряд основополагающих элементов, причем в каждой выделенной компоненте должно присутствовать максимум тричетыре элемента, определяющих данную компоненту. Общее количество не должно превышать пяти-шести вопросов по данной теме. Для реализации указанных ограничений предлагается использовать «прямой» и « «обратный» вопросы. Разделение на «прямой» и «обратный»

вопросы чисто условно. Данный подход позволяет использовать теоре

<

Состояние и перспективы развития электротехнологии

тическую часть обучающей части комплекса одинаковую для обоих вопросов .

Рассмотрим данный подход на примере одной из тем курса «Начертательная геометрия», а именно «Прямая. Взаимное положение прямых» .

По данной теме возможны следующие контрольные моменты:

- определение положения прямой относительно плоскостей проекций;

- определение принадлежности точки прямой;

- определение взаимного положения прямых .

В качестве «прямого» и «обратного» вопроса рассмотрим первый из указанных моментов, а именно «Определение положения прямой относительно плоскостей проекций». Рассмотрим на данном примере «прямой» и «обратный» вопрос. «Прямой» вопрос: «На каком черте изображена горизонталь?»; «Обратный» вопрос: «На чертеже изображена …» .

В настоящий момент существует достаточно много программ по обеспечению тестовых программ по ряду дисциплин. Однако они имеют ряд недостатков с точки зрения аспектов обучения .

Наиболее приближено к системе обучения по дисциплине «Начертательная геометрия» является «Интернет тестирование», которое так же можно существенно улучшить .

Существующие программы нацелены в основном на контроль, а для обеспечения самостоятельной работы студентов основным является режим обучения .

В данной работе рассматриваются в основном вопросы обучающей компоненты контрольно-обучающих комплексов .

В обучении важным является внедрение в систему компоненту «преподаватель» .

Рассмотрим процесс обучения студентов при традиционных методах обучения .

При проверке знаний студентов методом тестирования в первую очередь студенту задается вопрос, на который студент дает ответ. В случае неправильного ответа студенту предлагается еще раз ознакомиться с теоретической частью данного вопроса и повторить ответ. В случае повторно неправильного ответа студенту дается правильный ответ с обоснованием правильности с теоретической точки зрения. При желании студента, ему объясняется неправильность других ответов .

Рассмотрим реализацию «эффекта преподавателя» при реализации программного обеспечения обучающего режима .

В режиме обучения студенту предлагается вопрос, на который он должен ответить. До той поры, пока студент не ответит на заданный вопрос, ему нет возможности обратиться к помощи в виде теоретической части. После ответа студент имеет возможность обратиться к теоретической части. Для того чтобы получить правильный ответ, ему Информационные системы необходимо дать повторный ответ и только после этого он имеет возможность получить правильный ответ. При желании студента, ему предоставляется возможность получить ответ, почему другие вопросы были неправильные .

Таким образом, реализуется стимулирование студента для изучения данного вопроса. Студент в данном режиме (обучающем) имеет возможность выбрать любой вопрос и неоднократно с ним работать .

Данная программа реализует еще два традиционных режима – контрольно-обучающий и контрольный. В контрольно-обучающем режиме студент имеет возможность обращаться к любому вопросу и к базе теории без возможности обращения к базе правильных ответов .

В контрольном режиме каждый вопрос генерируется датчиком случайных чисел, при этом блокируется возможность получить одинаковый «прямой» и «обратный» вопросы .

Федотов Александр Михайлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mfams@kig.ispu.ru Аннотация. Аналитическим способом получены условия применимости токовой защиты от замыканий на землю, основанной на способе относительного замера высших гармоник в фазах защищаемого присоединения. На основе исследований на имитационных моделях кабельных сетей 6–10 кВ с заземлением нейтрали через дугогасящий реактор определено, что на селективность и устойчивость функционирования рассматриваемой защиты существенное влияние оказывает наличие высших гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой, включенной в конце линии. Сделан вывод о применимости способа выполнения защиты, основанного на сравнении уровней высших гармоник в фазах защищаемого присоединения .

Ключевые слова: электрические сети 6–35 кВ, однофазные замыкания на землю, токовые защиты от однофазных замыканий на землю, высшие гармоники .

<

–  –  –

The applicability conditions of protection against single-phase earth faults based on the comparing of higher harmonics of the phase currents in 6–35 kV networks Abstract. The applicability conditions of current protection against singlephase earth faults based on the method of relative measurement of higher harmonics in the phase of protected connection are obtained by the analytical method. Research on simulation models of 6-10 kV cable networks with neutral grounding through arcing reactor have shown that the presence of higher harmonics generated by nonlinear load that is connected to the line end has a significant influence on the selectivity and stability of protection functioning. The conclusion about the applicability of method for performing the protection based on a comparison of the higher harmonics levels in the phases of the protected connection is made .

Key words: electric networks 6–10 kV, single-phase earth fault, current protection against single-phase earth faults, higher harmonics Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Введение. В компенсированных кабельных сетях 6–10 кВ для выполнения селективной защиты от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) основное применение получили максимальные токовые защиты абсолютного замера общего уровня высших гармоник (ВГ) в токе нулевой последовательности защищаемого присоединения [1]. Область применения таких защит существенно ограничена нестабильностью спектра и общего уровня ВГ в фазных напряжениях и, соответственно, в токе ОЗЗ контролируемой сети. Более широкую область применения в принципе позволяют получить токовые защиты относительного замера ВГ, основанные на сравнении между собой уровней ВГ в токах 3I 0 присоединений защищаемого объекта или в фазных токах защищаемого присоединения. Первый из указанных способов требует централизованного исполнения устройства защиты, что ограничивает возможности его применения. Преимуществом второго из указанных способов выполнения селективной защиты от ОЗЗ, предложенного и реализованного ВНИИЭ в экспериментальных образцах защиты типа ЗЗО [2], является не только возможность его использования в локальных (на одно присоединение) устройствах защиты, но и подключения к фазным трансформаторам тока. Информация об опыте эксплуатации экспериментальных образцов защиты типа ЗЗО в литературных источниках отсутствует, поэтому представляет интерес анализ условий применимости устройств защиты по данному способу .

Условия применимости защиты от ОЗЗ компенсированных сетей 6–35 кВ, основанной на сравнении ВГ фазных токов.

При достаточно высокой избирательной чувствительности измерительного органа защиты, сравнивающего уровни ВГ в фазах защищаемого присоединения, условия применимости защиты по данному способу определяются следующими соотношениями (при ОЗЗ на фазе "А"):

ВГ 2 3(CМ1 C0 ) Iповр.ф. А КВГ К отс ; (1) i повр ВГ 4(1 М1 0,5С01 )2 3(СМ1 С01 )2 I,5С неп.ф.В(С)

–  –  –

где С01, СМ1 – емкость фазы на землю и междуфазная емкость поврежденного присоединения; С02, СМ2 – емкость фазы на землю и междуфазная емкость неповрежденного присоединения; С0 – суммарная емкость фазы на землю электрической сети .

В [3] на основе статистического анализа параметров компенсированных кабельных сетей 6–10 кВ показано, что в пределе собственная емкость присоединения может достигать 35–40% от емкости сети, т.е. С0i = 0,35–0,4 С0. Для кабельных сетей 6–35 кВ, выполненных с применением трехжильных кабелей, соотношение между рабочей емкостью и емкостью фазы на землю КC = Сраб/С0 = (С0 + 3СМ)/С0 1,5...2,0 .

Состояние и перспективы развития электротехнологии Принимая Котс = 2,5, С01 = 0,4С0 и Кс.= 2, из (1) и (2) получим ВГ К i повр 3,22 Котс = 2,5;

ВГ К i неп 3,22 Котс = 2,5, т.е. условия применимости токовой защиты относительного замера ВГ в фазах защищаемого присоединения при условии, что источником ВГ является только ЭДС источника питания, выполняются даже при наиболее неблагоприятных соотношениях между междуфазной емкостью и собственной емкостью фазы на землю С М и С0 поврежденного присоединения и максимальных значениях КC .

Расчеты на имитационных моделях компенсированных кабельных сетей 6–35 кВ подтверждают полученные аналитическим способом соотношения среднеквадратичных значений токов ВГ в поврежденной и неповрежденных фазах для неповрежденного и поврежденного присоединений (1) и (2) .

–  –  –

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Однако уравнения (1) и (2), определяющие условия применимости защиты, основанной на сравнении уровней ВГ в фазных токах, не учитывают влияние на селективность и устойчивость ее функционирования высших гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой, включенной в конце линии (электротермические и электросварочные установки, преобразователи переменный/ постоянный ток и т.п.). Исследования влияния указанного фактора на работу рассматриваемой защиты, выполненные на имитационных моделях кабельной сети, показали, что ВГ, генерируемые нелинейной нагрузкой, включенной в конце защищаемой линии, значительно уменьшают соотношения уровней ВГ в фазных токах по сравнению с рассчитанными по (1) и (2) значениями (например, рис. 1), что может привести к неправильному функционированию защиты .

На соотношения уровней ВГ в фазных токах при ОЗЗ, а, следовательно, и на устойчивость функционирования токовой защиты по данному способу могут оказывать также существенное влияние такие факторы, как переходное сопротивление в месте ОЗЗ, неравенство уровней ВГ по фазам сети и др .

Заключение. Учитывая изложенное, способ выполнения индивидуальной защиты от ОЗЗ, основанный на сравнении уровней ВГ в фазах защищаемого присоединения, представляется неперспективным .

Литература

1. Кискачи В.М., Назаров Ю.Г. Сигнализация однофазных замыканий на землю в компенсированных кабельных сетях 6-10 кВ / Труды ВНИИЭ, вып. 16. - М.:

Госэнергоиздат, 1963. – С. 219 – 251 .

2. А.С. 221121 (СССР). Способ защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью / В.М. Кискачи. Опубл. в Б.И., 1968, № 21 .

3. Шагурина Е.С. Повышение эффективности функционирования в переходных режимах устройств релейной защиты на основе высших гармоник / Дис..... канд .

техн. наук. – Иваново, Ивановск. гос. энерг. ун-т. – 2012 .

Шуин Владимир Александрович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: shuin@rza.ispu.ru Винокурова Татьяна Юрьевна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: tanya-vinokurova@mail.ru Частотные характеристики и модель трансформатора напряжения в аспекте задачи определения места замыкания на землю в кабельных сетях 6-10 кВ Аннотация. Показано влияние частотных характеристик первичных датчиков напряжения на точность определения места однофазного замыкания на землю в кабельных сетях 6-10 кВ .

Ключевые слова: трансформаторы напряжения, распределительные сети 6-10 кВ .

–  –  –

Frequency characteristics and model of voltage transformer in terms of determining of the earth fault place in the medium-voltage cable networks Abstract. The influence of the frequency characteristics of the primary voltage sensors on the accuracy of determining the place of the single-phase earth fault in the cable networks of 6-10 kV is shown .

Key words: voltage transformers, distribution medium-voltage networks .

Введение. Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) являются преобладающим видом повреждений в кабельных сетях напряжением 6–10 кВ и часто являются первопричиной аварий, сопровождающихся значительным экономическим ущербом [1 и др.].

Защита от ОЗЗ на кабельных линиях, как правило, действует на сигнал, а поврежденный участок отключается от сети "вручную" в процессе оперативных переключений в сети, производимых без нарушения электроснабжения потребителей. Сокращение затрат времени на поиск и ликвидацию повреждения и повышение надежности электроснабжения потребителей возможны только при решении задачи дистанционного определения места (зоны) ОЗЗ (ОМЗЗ). Особенно актуальным представляется решение данной задачи для кабельных сетей 6 – 10 кВ городского электроснабжения и разветвленных и сложных по конфигурации кабельных сетей электроснабжения предприятий некоторых отраслей промышленности с большим электропотреблением .

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Частотный диапазон работы устройств ОМЗЗ, основанных на использовании параметрических способов (ПАР). Для определения места замыкания на землю, в том числе кратковременного или дугового перемежающегося ОЗЗ, на линиях, находящихся под рабочим напряжением, предпочтительнее использовать токи и напряжения переходного процесса (так называемые параметрические методы ОМЗЗ) .

В качестве информационных параметров в таких устройствах могут использоваться различные величины переходного процесса (переходный ток нулевой последовательности и его свободные составляющие; переходное напряжение нулевой последовательности и его свободные составляющие; ток и напряжение поврежденной фазы поврежденной линии). На точность измерения электрических величин переходного процесса в устройствах ОМЗЗ, основанных на использовании параметрических способов, существенное влияние могут оказывать частотные характеристики первичных преобразователей тока и напряжения .

Исследования на имитационных моделях кабельных сетей 6–10 кВ, выполненных в среде системы моделирования Simulink, показали, что частотный спектр электрических величин переходного процесса при ОЗЗ в основном находится в диапазоне частот до 30 35 кГц (например, табл. 1). На рис. 1 в качестве примера приведены спектры переходного тока в месте ОЗЗ и переходного напряжения нулевой последовательности для кабельной сети 6 кВ с суммарным емкостным током I C = 30 А .

–  –  –

Состояние и перспективы развития электротехнологии Частотная характеристика и модель трансформатора напряжения 6–10 кВ. Устройства ОМЗЗ по цепям тока могут подключаться к кабельным трансформаторам тока нулевой последовательности (ТТНП). Экспериментальные исследования и исследования на имитационных моделях показали, что при малых вторичных нагрузках (порядка долей Ом) кабельные ТТНП типа ТЗЛМ и ТЗЛ в указанном выше частотном диапазоне обеспечивают погрешности по току не более 10%, что в первом приближении приемлемо для определения зоны ОЗЗ (т.е .

участка, который можно выделить для проведения высоковольтных испытаний) .

–  –  –

На рис. 2 приведена полученная экспериментально зависимость амплитудной погрешности для трансформатора напряжения (ТН) типа НТМИ 6-66 в диапазоне частот до 90 кГц .

Из рис. 2 можно видеть, что ТН 6–10 кВ обеспечивают приемлемую для решения рассматриваемой задачи точность измерений (с погрешностью до 10%) только в диапазоне частот до 15–20 кГц, что недостаточно для решения задачи ОМЗЗ. Для обеспечения приемлемой точности измерений напряжений переходного процесса при ОЗЗ Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем входные цепи напряжения устройства ОМЗЗ должны содержать блок, моделирующий частотную характеристику реального ТН .

fu, %

-50

–  –  –

Подходы к моделированию ТН. Наиболее простой вариант модели (в виде эквивалентной схемы замещения) и ее частотные характеристики приведены на рис. 3 .

-5

–  –  –

-15

-20

-25

–  –  –

Шуин Владимир Александрович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: vshuin@mail.ru Филатова Галина Андреевна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: fgala90@mail.ru Анализ возможности распознавания режимов резервной дистанционной защитой, использующей сумму токов двух сторон, на линии с несколькими ответвлениями Аннотация. Для повышения чувствительности дистанционной защиты к коротким замыканиям (КЗ) на стороне низшего напряжения (НН) трансформатора ответвления предлагается выполнить дополнительное реле сопротивления, включаемое на сумму токов двух питающих концов линии и напряжение одной из сторон, математически смещенное к месту ответвления. Разработаны критерии для оценки возможности распознавания режимов КЗ и без КЗ на стороне НН трансформатора. Проведенный анализ показал, что предлагаемое устройство имеет значительно большую возможность распознавания режимов КЗ, чем существующие резервные защиты .

Ключевые слова: дистанционная защита, линия с ответвлениями, возможность распознавания режимов .

–  –  –

Analysis the modes discernment possibility of the backup distance protection which uses the sum of currents of two supplying line ends on a line with several taps Abstract. To increase the sensitivity of the line distance protection in case of short circuits on the low-voltage side of the tap transformers it was suggested to use an additional impedance relay which uses the sum of currents of two supplying line ends and the voltage of one line end mathematically shifted to the place of the tap. Criterias to evaluate the discernment possibility of short-circuit conditions and the non-short-circuit modes on the low-voltage side of the tap transformer were developed. Analysis of the results showed that the proposed device has a significantly greater possibility of the discernment the short-circuit conditions than the existing backup protections .

Key words: distance protection, tapped line, the possibility of the modes discernment .

В настоящее время в большинстве случаев для действия при коротких замыканиях (КЗ) на стороне низшего напряжения (НН) трансРелейная защита и автоматизация электроэнергетических систем форматоров ответвлений используется резервная ступень токовой или дистанционной защиты (ДЗ) линии [1], подключаемая к трансформаторам тока и напряжения одного из концов линии. При этом возникают значительные трудности в обеспечении требуемой чувствительности к КЗ за трансформатором [2]. Для действия при КЗ на стороне НН трансформаторов ответвлений также применяется специальная резервная ступень продольной дифференциальной токовой защиты (ДЗЛ) линии .

При КЗ на ответвлении ДЗЛ функционирует как максимальная токовая защита (МТЗ), включенная на сумму токов двух питающих концов линии [3]. В этой защите при выборе тока срабатывания необходимо обеспечить отстройку от тока самозапуска суммарной нагрузки всех ответвлений. Поэтому обеспечение требуемой чувствительности данной ступени при наличии на линии нескольких ответвлений затруднительно .

Для повышения чувствительности дистанционной защиты к КЗ на стороне НН трансформатора ответвления предлагается выполнить дополнительное реле сопротивления, включаемое на сумму токов двух питающих концов линии и напряжение одной из сторон, математически смещенное к месту ответвления [4] (рисунок 1). Для повышения чувствительности при двухфазных КЗ на стороне НН трансформаторов ответвления данный измерительный орган сопротивления (ИОС) включается на фазные величины [4] .

Рис. 1. Схема подключения предлагаемого ИОС

Для исследования возможности распознавания режимов КЗ и без КЗ была разработана математическая модель участка сети, составлена система уравнений для определения замеров ИО предлагаемого и существующих устройств, и получено ее решение. Кроме того, для проверки полученных результатов были разработаны комплексные

Состояние и перспективы развития электротехнологии

математические модели системы «объект-устройство» с использованием программного комплекса Matlab/Simulink .

Наличие на линии нескольких ответвлений заменялось в модели двумя ответвлениями, одно из которых являлось защищаемым трансформатором с нагрузкой, а второе – эквивалентной нагрузкой остальных ответвлений .

Исследования проводились для случаев установки на защищаемом ответвлении трансформаторов мощностью от 2,5 до 80 МВА при эквивалентной мощности нагрузки остальных ответвлений от 0 до 200 МВА при различных значениях коэффициента самозапуска нагрузки (Кзап) .

При оценке возможности распознавания режимов КЗ и без КЗ разными устройствами выбирались два наиболее тяжелых режима .

В качестве наиболее тяжелого режима без КЗ для всех устройств принимался режим самозапуска суммарной нагрузки всех ответвлений линии. В качестве наиболее тяжелого режима внутреннего КЗ для предлагаемой дистанционной защиты рассматривался режим КЗ на стороне НН трансформатора ответвления при наличии максимальной рабочей нагрузки остальных ответвлений. А для резервной ступени ДЗЛ рассматривался режим КЗ на стороне НН трансформатора ответвления при отсутствии нагрузки .

У предлагаемого устройства для оценки возможности распознавания режимов КЗ и без КЗ предложены два критерия: по углу и по величине. В качестве критерия возможности распознавания режимов по углу предлагается использовать наименьшую разность углов между областями замеров сопротивления ИО в режимах КЗ на стороне НН трансформатора и в режимах без КЗ (). В качестве критерия по величине предлагается использовать относительное значение разности замера ИОС в режиме без КЗ и при КЗ к величине замера при КЗ (Zотн) .

Для оценки возможности распознавания режимов резервной ступенью ДЗЛ использован критерий, определяемый отношением разности между минимальным значением тока в режиме КЗ и максимальным значением тока в режиме без КЗ к величине тока КЗ (Iотн) .

Для определения возможности распознавания режимов КЗ при любых мощностях трансформаторов и нагрузки определены зависимости указанных критериев от относительного значения мощности нагрузки, характеризуемого отношением суммарной мощности нагрузки ответвлений к номинальной мощности защищаемого трансформатора (Sотн) .

Результаты исследований показали, что величина Zотн во всех рассмотренных режимах является положительной, и, следовательно, предлагаемое устройство имеет возможность распознать режимы КЗ и без КЗ практически для любых реально возможных Sотн. При малых значениях указанного критерия для распознавания режимов целесообразно использование величины .

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Критерий Iотн положителен только при определенных значениях относительной мощности нагрузки (например, при Кзап=1,5 Iотн 0 только при Sотн5). Следовательно, существующее устройство имеет теоритическую возможность распознать режим КЗ только в ограниченных пределах соотношения мощностей. С учетом того, что при выборе уставок необходимо учитывать коэффициент отстройки, коэффициент возврата и коэффициент чувствительности, существующее устройство может быть использовано только при Sотн меньшем 2-3 .

Анализ распознавания режимов существующей дистанционной защиты был выполнен в [4]. Результаты исследований показали, что существующая дистанционная защита может не обеспечить распознавание режимов даже при наличии только одного ответвления .

Анализ результатов расчета предложенных критериев показал, что предлагаемое устройство имеет значительно большую возможность распознавания режимов КЗ, чем существующие .

Результаты .

1. Наличие нескольких ответвлений на линии значительно уменьшает возможности распознавания режимов КЗ и без КЗ для всех рассматриваемых устройств защиты .

2. Для дистанционной защиты при оценке возможности распознавания предлагается использовать два критерия: минимальную разность углов между областями КЗ и без КЗ и наименьшее значение сопротивления между указанными областями. Для токовой защиты критерием является разность между минимальным значением тока в режиме КЗ и максимальным значением тока в режиме без КЗ (в режиме самозапуска нагрузки) .

3. Предлагаемое устройство дистанционной защиты имеет возможность распознать режимы КЗ и без КЗ практически для любых реально возможных соотношений между мощностью трансформаторов и суммарной мощности нагрузки всех ответвлений линии .

Литература

1. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. – М.: Энергия, 1976 .

2. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 7: Дистанционная защита линий 35-330 кВ. М. – Л.: Энергия, 1966 .

3. Микропроцессорное устройство защиты «Сириус-2-ДЗЛ-01». Руководство по эксплуатации. – М.: ЗАО «РАДИУС Автоматика», 2012 .

4. Колесов Л.М., Можжухина В.В. Повышение чувствительности дистанционных защит линий с ответвлениями и автотрансформаторов к коротким замыканиям на стороне низшего напряжения // Релейная защита и автоматика энергосистем, XXII конференция: тезисы докладов. – Москва, 2014. – С.123-127 .

Колесов Лев Михайлович, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: kolesovlm@yandex.ru Можжухина Виктория Владимировна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: mvv277@gmail.com Анализ применения телеускорения и телеотключения при ликвидации повреждений воздушных линий 110-220 КВ Аннотация. Проведен анализ работы устройств телеускорения и телеотключения при различных вариантах действия релейной защиты, определены преимущества и недостатки устройств, рассмотрены алгоритмы работы телеотключения при отказах релейной защиты .

Ключевые слова: телеускорение, телеотключение, релейная защита .

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003, Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: loga-ispu@yandex.ru Analysis of the application and transfer trip teleprotection in liquidation damages air lines 110-220 Abstract. The analysis of the devices teleprotection and remote switch for different actions of relay protection and identified the advantages and disadvantages of devices considered algorithms remote switch at fault relaying .

Keywords: teleprotection, transfer trip, relay protection .

Для сохранения устойчивой работы электроэнергетических систем и снижения ущерба потребителей необходимо быстрое отключение повреждения на линиях электропередачи (ЛЭП). Для этого применяются такие средства автоматического управления, как телеускорение и телеотключение .

В настоящее время на воздушных линиях 110-220 кВ в основном применяется взаимное телеускорение (ТУ) ступеней резервных защит .

В основе действия ТУ лежит ускорение ступеней защит от междуфазных коротких замыканий (КЗ) и от коротких замыканий на землю, охватывающих всю линию, до действия без выдержки времени, при срабатывании аналогичных защит на противоположном конце ЛЭП .

Телеускорение имеет ряд недостатков:

– при ТУ необходима блокировка от реверса мощности;

– при переходе КЗ с одной линии на другую (для параллельных ЛЭП) взаимное ТУ может отказать из за блокировки от реверса мощности;

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

– ТУ не сработает при полном отказе защит с одной из сторон защищаемой линии;

– некоторые приемопередатчики, работающие по высокочастотному (ВЧ) каналу каналу, позволяют передавать в реальном времени только одну команду, в связи с чем требуется объединять ТУ защит от междуфазных КЗ и от КЗ на землю, так как ТУ при работе по ВЧ каналу требует передачи команды на время существования сработанного состояния ступеней .

Для защиты ВЛ от КЗ на землю использовались токовые направленные защиты нулевой последовательности (ТЗНП), ток в данных защитах зависит от конфигурации сети, вследствие чего невозможно иметь перекрываемые с двух сторон ступени, не выходящие за пределы защищаемой ЛЭП. В силу этого недостатка ТЗНП не было возможности осуществить ТО и было необходимо использовать ТУ .

В настоящее время появилась возможность более эффективного использования телеотключения (ТО) противоположного конца ЛЭП от выходных реле комплекта ступенчатых защит (КСЗ) (ДЗЛ+КСЗ или ДФЗ+ КСЗ), воздействуя непосредственно на электромагнит отключения выключателя без контроля команды телеотключения защитами .

При использовании современных микропроцессорных устройств в качестве защиты от КЗ на землю применяются защиты на дистанционном принципе, не зависящие от режима сети и не имеющие вышеописанных недостатков .

Современные дистанционные защиты (ДЗ) от КЗ на землю, как и ДЗ от междуфазных КЗ охватывают 0,85 длины линии. Используя полигональные характеристики срабатывания и обеспечивая с помощью уставки по активному сопротивлению чувствительность к КЗ через переходное сопротивление, можно обеспечить работу защит при КЗ в любой точке ЛЭП .

Главным преимуществом ТО является отключение выключателя на противоположном конце защищаемой линии при полном отказе защит, например при исчезновении цепей напряжения. Данный принцип используется в дополнение к дальнему резервированию. В этом случае 85% линии отключается без выдержки времени, а оставшиеся 15% со временем ступеней, охватывающих всю линию. При наличии таких выдержек времени действие ТО опережает защиты, которые должны срабатывать по условию дальнего резервирования и оно потребуется лишь при полной потере оперативного тока на подстанции. Вероятность таких случаев крайне мала, поэтому возможно применение менее жестких требований к дальнему резервированию .

Это дает возможность уменьшать выдержки времени ступеней, отвечающих за дальнее резервирование, и допускает их неселективную Состояние и перспективы развития электротехнологии работу в ремонтных режимах. Защищаемая же линия имеет три или более защиты: основная защита, КСЗ и защита противоположного конца, отключающая выключатель данной стороны ЛЭП. ТО от КСЗ является дополнительной защитой, отключающей КЗ по всей длине ЛЭП без выдержки времени. Это позволяет сохранить минимальное время отключения КЗ при выводе в техобслуживание или отказе основных защит .

Имея две или более быстродействующие защиты, можно сократить время автоматического повторного включения (АПВ) до 1с в силу отсутствия необходимости отстраиваться от резервных защит противоположного конца линии, охватывающих весь защищаемый объект .

Для ЛЭП 110-220 кВ ТО может быть выполнено следующим образом: от выходных реле защит, устройства резервирования отказа выключателей (УРОВ) и ЗНФР посылается команда ТО, разрешающая АПВ с противоположного конца, в случае неуспешного АПВ - команда «запрет АПВ» .

Команда «запрет АПВ» при неуспешном АПВ может формироваться запоминанием сигнала АПВ на время, большее времени последних ступеней защит (обычно 10с). Данная команда позволяет производить АПВ только с одной стороны ЛЭП без установки шкафа отбора напряжения (ШОН) на воздушной линии .

Возможны два варианта работы ТО при действии АПВ на устойчивое КЗ с отказом защит:

– при отказе защит выключателя, включающегося вторым, повторное включение его будет запрещено командой «запрета АПВ», сформированной на противоположной стороне .

При отказе защит выключателя, включающегося первым, он будет отключен по ТО в момент АПВ второго выключателя. При этом необходимо учесть, что разница времени между АПВ с двух сторон должен быть меньше времени срабатывания защит по дальнему резервированию .

– действие АПВ на одной из сторон проводится по факту отсутствия напряжения на линии, а на другой с использованием контроля синхронизма. Алгоритм работы ТО предлагается выполнить при помощи дополнительной логики в терминале автоматического управления выключателем. Такое отключение может быть полезным и при ручном опробовании ЛЭП. Для линий без отпаек в качестве токовых реле могут быть использованы реле УРОВ. Для линий с отпаечными трансформаторами должны применяться токовые реле, срабатывание которых отстроено от величины броска тока намагничивания отпаечных трансформаторов .

Из-за недостатка средств или дефицита частот схему ТУ применяли редко. В настоящее время появились средства ВЧ связи, позвоРелейная защита и автоматизация электроэнергетических систем ляющие передавать и принимать команды независимо от работы дифференциально-фазной защиты. Так же появилась возможность передачи команд по оптоволоконному каналу связи. С помощью данных возможностей получается недорогое решение ТО для ЛЭП 110-220 кВ .

Кроме того сохраняется работа ТО при повреждении своего канала связи, надежность отключения повышается в два раза .

Применение ТО вместо ТУ, кроме сохранения время отключения КЗ без выдержки времени обеспечивает повышенную надежность отключения КЗ при отказах защит, сокращает время дальнего резервирования и упрощает логику отключения .

Литература

1. Лейман Р.Э., Ермаков С.В. Использование телеотключения вместо телеускорения в защитах ВЛ 110-750кВ // Релейная защита и автоматизация. 2013 г. №1 .

2. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.234 РЭ//Шкаф защиты линии и автоматики управления линейным выключателем типа ШЭ2607 01 .

Фролова Ольга Васильевна, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: loga-ispu@yandex.ru Шишулин Олег Юрьевич, ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», e-mail: 2infernal2@mail.ru

–  –  –

Новосибирский Государственный Технический Университет 630073, г. Новосибирск, ул. К. Маркса 20 E-mail: karamatdin86@mail.ru, glazirin.ve@power.nstu.ru Применение устройств комплексного управления нагрузкой в дефицитных энергосистемах Аннотация. Обоснована эффективность применения комплексной автоматики управления нагрузкой в дефицитных энергосистемах. Показана её более высокая эффективность по сравнению с применением отдельных видов автоматики, таких как автоматическая частотная разгрузка и автоматика ограничения снижения напряжения .

Ключевые слова: энергосистема, частота, напряжение .

The application of electrical load complex control devices in deficit power systems Abstract. The application of electrical load comlex control devices was been proved in deficit power systems. Higher efficiency of this autjmation in comparison with underfrequency load shedding and automatic limitation of voltage fale was been shown .

Key words: power system, frequency, voltage .

Для противоаварийного управления при возникновении дефицита активной мощности в энергосистемах получила широкое распространение специальная автоматика ограничения нагрузки (САОН). Этот вид противоаварийной автоматики (ПА) является частью общесистемной автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) и действует под управлением устройств системной ПА. Такая стратегия построения ПА хорошо себя показала и получила самое широкое распространение. Однако для успешного функционирования такой системы должен быть обеспечен надёжный обмен информацией между аппаратными средствами АПНУ и распределёнными по системе устройствами САОН .

Поскольку вероятность потери связи между устройствами, особенно в аварийных режимах, достаточно велика, необходимо использование дополнительных устройств автоматики, использующих информацию о состоянии контролируемого объекта только в месте его установки. Отсутствие таких дополнительных устройств может приводить к возникновению лавины частоты и напряжения, приводящие к массовой потере питания потребителей на продолжительное время. Для этой цели обычно используется автоматическая частотная разгрузка (АЧР), обеспечивающая предотвращение лавины частоты. В том случае, если возможно возникновение также лавины напряжения, используется автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН) .

Однако использование двух отдельных видов автоматики для реализации указанных функций имеет определённые недостатки. В связи с этим существующими устройствами АЧР, сложно построить эффективную разгрузку. Это связано, во-первых, с низкой точностью измерения частоты, во-вторых, разгрузка по частоте и по напряжению выполняются раздельно, в-третьих, не учитывается предыдущий режим работы системы и текущее значение мощности отключаемых нагрузок .

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Наличие традиционных очередей АЧР I, АЧР II и дополнительной разгрузки приводит к большой сложности в построении разгрузки. [1] Для повышения надёжности работы современных энергосистем необходим комплексный подход к реализации таких функций как АЧР и АОСН. С этой целью следует построить автоматику, эффективно сочетающую функции разгрузки как по активной, так и по реактивной мощности. Устройство, выполняющее такое совмещение функций, может быть названо комплексной автоматикой управления нагрузкой (КАУН) .

Устройство КАУН должно реагировать не только на снижение частоты, но и на снижение напряжения в контролируемом узле в переходном процессе развития аварии, возникающей при дефиците активной и реактивной мощности и сопровождающейся снижением частоты и напряжения. Применение устройств КАУН в дефицитных энергосистемах, то есть имеющих значительный дефицит генерирующих мощностей и, в то же время значительный объём ответственных потребителей, является весьма актуальным .

По мере развития энергосистемы суммарная мощность потребления возрастает, растёт доля ответственных потребителей, а также растёт число потребителей, предъявляющих повышенные требования к качеству электроэнергии. Ужесточенные требования к энергосистемам в таких условиях должны удовлетворяться повышением устойчивости работы при возникающих дефицитах мощности, сопровождающихся снижением частоты и напряжения. Используя КАУН, можно существенно повысить эффективность работы противоаварийной автоматики .

Эффективность действия противоаварийной автоматики при снижениях частоты может быть повышена использованием в качестве входных параметров не только величину снижения частоты, но и скорость её снижения. Использование скорости снижения частоты позволяет практически мгновенно оценить относительную величину внезапного дефицита мощности и оперативно отключить требуемый объем потребителей. В результате появляется принципиальная возможность исключить избыточное отключение нагрузки и существенно уменьшить глубину снижения частоты. При тяжелых авариях, приводящих к большим дефицитам активной мощности, имеется дополнительная опасность возникновения локальных дефицитов реактивной мощности. При этом могут возникать глубокие снижения напряжения, приводящие к нарушению устойчивости и возникновению "лавины напряжения". Если разгрузка по признаку снижения частоты будет осуществлять отключение потребителей в первую очередь в узлах, имеющих наиболее низкие напряжения, то могут быть предотвращены нарушения устойчивости в послеаварийных режимах.

Такая дополнительная избирательность при отключении нагрузок по факту снижения частоты позволяет не только совместить в одном устройстве сразу две функции:

АЧР и АОСН, но и сделать её более эффективной. Таким образом, реализация КАУН позволяет не только совместить функции АЧР и АОСН в одном устройстве, но и получить качественно более совершенное и эфСостояние и перспективы развития электротехнологии фективное устройство противоаварийной автоматики. Это тем более актуально, поскольку в настоящее время энергосистемы с установленными устройствами АОСН обладают недостаточной живучестью, т.к. не способны противостоять системному развитию аварий, которые могут вызвать лавинообразные снижения напряжения и тем самым привести к обесточиванию целых энергорайонов, в том числе и потребителей первой категории. [2] Современные микропроцессорные средства предоставляют возможность реализовать алгоритмы, учитывающие одновременно длительность и тяжесть режима, как по напряжению, так и по частоте, что может повысить эффективность разгрузки и надёжность функционирования энергосистемы. При микропроцессорной реализации КАУН необходимо создать единый комплекс с тем, чтобы полностью перекрыть функции очередей АЧР I, АЧР II, дополнительной разгрузки, а также разгрузки при снижении напряжения .

Литература

1. Васильев В.В. Разработка автоматики комплексного аварийного управления нагрузкой/Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2011 .

2. Алексеев О. П., Максимов Б. К. Противоаварийное управление в энергосистемах при глубоких снижениях напряжения. – Энергетик, 2008, №11, с.2-4 .

Глазырин Владимир Евлампиевич, ФГБОУ ВПО "Новосибирский государственный технический университет", e-mail: glazirin.ve@power.nstu.ru Васильев Владимир Владимирович, ФГБОУ ВПО "Новосибирский государственный технический университет", e-mail: vvv@iaes.ru Торамбетов Караматдин Сметович, ФГБОУ ВПО "Новосибирский государственный технический университет", e-mail: karamatdin86@mail.ru

–  –  –

Определение расстояния до места однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ по частоте свободных колебаний Аннотация. Работа посвящена моделированию параметров свободных колебаний линии электропередач (ЛЭП) при замыканиях на землю, и исследоваРелейная защита и автоматизация электроэнергетических систем нию зависимости параметров свободных колебаний от параметров системы аварийной ЛЭП .

Ключевые слова: замыкания на землю, свободные колебания, отражения волн .

<

–  –  –

Phase-to-earth fault location technology on network with isolated neutral on 6-35 kV on natural frequency Abstract. Article is devoted to model operation of parameters of the natural frequency of a power line at earth fault, and to research of dependence of parameters of the natural frequency on parameters of system of the emergency power line .

Key words: earth fault, natural frequency, wave reflection .

Работа посвящена моделированию параметров свободных колебаний линии электропередач (ЛЭП) при замыканиях на землю, и исследованию зависимости параметров свободных колебаний от параметров системы аварийной ЛЭП .

Согласно [1] на участке ЛЭП до места повреждения возбуждаются две частоты свободных колебаний: низшая частота, величина которой не зависит от расстояния до места повреждения; и высшая частота, обусловленная разрядом собственной фазной емкости поврежденной фазы, величина которой обратно пропорциональна расстоянию до места повреждения. В [1] предлагается определять расстояние до места повреждения исходя из экспериментально определенной величины высшей частоты свободных колебаний, используя график зависимости величины высшей частоты свободных колебаний от расстояния до места повреждения, полученное путем проведения численного или любого другого моделирования этой зависимости .

Согласно [2] многократные отражения волн, возникающих при нормальных и аварийных коммутациях в длинной линии, приводят к разным осциллограммам сигналов тока и напряжения в зависимости от соотношения величин сопротивлений источника и нагрузки на обоих концах длинной линии и волнового сопротивления линии. В качестве сопротивления источника в ЛЭП, как правило, выступает сопротивление трансформатора, сопротивление которого намного меньше волнового сопротивления ЛЭП, вследствие чего коэффициент отражения источника будет отрицательным. Нагрузка, как правило, является активно-индуктивной, сопротивление которой намного больше волнового сопротивление ЛЭП, вследствие чего коэффициент отражения источника будет положительным. При Состояние и перспективы развития электротехнологии одинаковых знаках коэффициента отражения волны от концов линии, что характерно для ЛЭП высокого напряжения с двусторонним питанием, осциллограммы тока и напряжения при включении ЛЭП под напряжение ступенчато апериодически нарастают до установившихся значений. Длительность каждой ступеньки определяется удвоенным временем пробега длинной линии. При разных знаках коэффициента отражения волны от концов линии, что характерно для тупиковых ЛЭП с односторонним питанием, осциллограммы тока и напряжения, во время переходного процесса при включении ЛЭП под нагрузку, изображаются затухающими колебаниями вокруг некоторых установившихся значений. Период таких колебаний определяется учетверенным временем пробега длинной линии, а обратная величина называется собственной частотой длинной линии. При появлении на воздушной ЛЭП повреждения в виде любого вида замыкания всю ЛЭП можно разбить на два участка: первый участок – расстояние от источника до места замыкания, второй участок – это расстояние от места замыкания до нагрузки. На обоих участках появляются свободные колебания, обусловленные процессами переотражения от концов линии с разными знаками коэффициента отражения .

С целью исследования зависимости параметров свободных колебаний (частоты, амплитуды, состава гармоник) от расстояния до места повреждения были исследованы три модели ЛЭП:

однофазная линия с повреждением в виде короткого замыкания (КЗ), трехфазная линия с повреждением в виде трехфазного КЗ и трехфазная линия с разными типами заземления нейтрали и соответственно с повреждениями двух видов - однофазное КЗ и однофазное замыкание на землю .

Для каждой модели ЛЭП в пакете MATLAB были получены осциллограммы и спектры фазных сигналов тока и напряжения вблизи начала и конца ЛЭП. Построены зависимости собственных частот и их амплитуд при перемещении места повреждения от начала к концу ЛЭП .

Сделан вывод о большей информативности осциллограмм, полученных вблизи конца ЛЭП. Схема замещения представляет собой последовательное соединение источника с сопротивлением трансформатора 10 кВА, приведенного к низкой стороне 6 кВ, ЛЭП с распределенными параметрами длиной 20 км и активно-индуктивной нагрузки c tg=0,5. Замыкания на землю моделировались замыканием выключателя на заземлитель в момент прохождения синусоиды напряжения промышленной частоты максимального значения. АЧХ были построены для осциллограмм напряжения, зарегистрированных в начале и в конце ЛЭП .

Анализ АЧХ показал, что параметром, который характеризует расстояние до места ОЗЗ, является частота гармоники свободных колебаний с наибольшей амплитудой .

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем В однофазной схеме частота свободных колебаний в начале и в конце ЛЭП изменяется пропорционально расстоянию до места замыкания. Амплитуда свободных колебаний в начале ЛЭП меленькая, что объясняется механизмом переотражения от концов однородной линии с одинаковыми знаками коэффициента отражения (сопротивления источника и места замыкания меньше волнового сопротивления ЛЭП), что существенно усложняет процедуру их регистрации. Амплитуда свободных колебаний в конце ЛЭП намного выше амплитуды свободных колебаний в начале ЛЭП, что объясняется механизмом переотражения от концов однородной линии с разными знаками коэффициента отражения (сопротивления места замыкания меньше волнового сопротивления ЛЭП, а сопротивление нагрузки больше волнового сопротивления ЛЭП), что существенно упрощает процедуру их регистрации. Также при больших удалениях места замыкания от начала ЛЭП наблюдается выравнивание амплитуд всех гармоник свободных колебаний для осциллограмм, зарегистрированных в начале ЛЭП, частоты которых представляют ряд натуральных чисел, что затрудняет определение гармоники с наибольшей амплитудой. Зато частоты гармоник, зарегистрированных в конце ЛЭП, представляют ряд нечетных чисел, амплитуда которых быстро уменьшаются с увеличением номера гармоники, что облегчает определение гармоники с наибольшей амплитудой .

Рис.1. Зависимость частоты свободных колебаний, зарегистрированных в конце ЛЭП длиной 20 км, от расстояния от начала ЛЭП до места ОЗЗ для однофазной (1) и трехфазной (2) схемы .

В трех фазной схеме при ОЗЗ все усугубляется, вследствие межфазных связей, результатом чего является исчезновение зависимости между частотой свободных колебаний в начале ЛЭП и расстоянием до места ОЗЗ. Однако для осциллограмм, зарегистрированных в Состояние и перспективы развития электротехнологии конце ЛЭП, сохраняется явная зависимость между частотой свободных колебаний и расстоянием до места повреждения. На рис. 1 представлена зависимость частоты свободных колебаний, зарегистрированных в конце ЛЭП, от расстояния от начала ЛЭП до места ОЗЗ для однофазной и трехфазной схемы. Полученные результаты будут использованы при разработке алгоритма работы аппаратного комплекса по определению места повреждения .

Литература

1. Качесов В. Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением / В. Е. Качесов // Электричество, №6, 2005, с. 9-19 .

2. Зевеке Г.В. и др. Основы теории цепей. Учебник для вузов. Изд. 4-е, переработанное / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. - М.: Энергия, 1975. - 752 с .

Хузяшев Рустэм Газизович ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

e-mail:142892@mail.ru Кузьмин Игорь Леонидович Филиал ОАО «СО ЕЭС» РДУ Татарстана e-mail:to_kigor@list.ru Новиков Сергей Иванович ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

e-mail:090390ns@mail.ru

–  –  –

Анализ достоверности эквивалентных моделей кабельных сетей 6–10 кВ для расчета переходных процессов при однофазных замыканиях на землю Аннотация. Переходные процессы при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в полных имитационных моделях трехфазных кабельных сетей 6 – 10 кВ, содержащих линии с распределенными параметрами, описываются "жесткой" системой дифференциальных, интегро-дифференциальных и алгебраических уравнений высокого порядка. В связи с этим актуальным является вопрос об условиях и области их применения эквивалентированных схем замещения кабельных сетей 6–10 кВ при анализе переходных процессов при ОЗЗ .

Ключевые слова: однофазные замыкания на землю, схема замещения .

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

–  –  –

Ivanovo State Power Engineering University 153003 Ivanovo, Rabfakovskaya St., 34. E-mail: shuin@rza.ispu.ru Analysis of validity of equivalent modelsof 6-10 kV cable networks for the calculation of single-phase earth faults transients Abstract. The single-phase earth faults transients in simulation models of 6 – 10 kV three-phase cable networks, containing the line with distributed parameters, described by the "hard" system of differential, integro-differential and algebraic equations of a high order. In this context, most relevant question is related to the conditions and their applications for the equivalent circuits of 6 –10 kV cable networks in the analysis of single-phase earth faults transients .

Key words: single-phase earth faults, equivalent circuit .



Pages:     | 1 | 2 || 4 |


Похожие работы:

«Блок цифровой индикации выносной. Общепромышленное исполнение. Модификация БЦИ-01 ПАСПОРТ г. Москва 2005 г. СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 2. Назначение 3. Технические характеристи...»

«XXIII ВСЕРОССИЙСКИЙ ТУРИСТСКИЙ СЛЁТ ПЕДАГОГОВ 22-27 августа 2016 г. Московская обл., Рузский район, Васильевское УСЛОВИЯ СОРЕВНОВАНИЙ В ДИСЦИПЛИНЕ "ДИСТАНЦИЯ – ПЕШЕХОДНАЯ" (КОРОТКАЯ,ЭСТАФЕТА) Количество технических этапов: 7 Длина дистанции: 950 м 1. Условия одинаковы для всех команд.2. Номер ни...»

«ГАЗОАНАЛИЗАТОР “СПЕКТР” ПАСПОРТ СГВП2.320.001 ПС 2009 г. СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1 ВВЕДЕНИЕ..3 2 НАЗНАЧЕНИЕ..3 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.5 4 КОМПЛЕКТНОСТЬ..7 5 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ..8 6 УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ..9 7 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ..10 8 ПОРЯДОК РАБОТЫ..10 9 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ..10 10 МАРКИРОВ...»

«Введение На сегодняшний день в основе разработки всех новых твердотельных усилителей мощности (Solid State Power Amplifier – SSPA) лежит нитрид-галлиевая (GaN) технология, которая позволяет обеспечить непревзойденные технические характеристики, надежность и эффективность. Не смотря на большое количес...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СТБ ГОСТ Р 51781-2002 РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ТАРА СТЕКЛЯННАЯ ДЛЯ ПАРФЮМЕРНО-КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ Общие технические условия ТАРА ШКЛЯНАЯ ДЛЯ ПАРФУМЕРНА-КАСМЕТЫЧНАЙ ПРАДУКЦЫ1 Агульныя тэхшчныя умовы (ГОСТ Р 51781-2001, ЮТ) Издание...»

«УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор ЗАО "БФА-Девелопмент" 02.07.2014 Л.В. Коган СОГЛАСОВАНО Исполнительный директор ЗАО "БФА-Девелопмент" 02.07.2014 А.В. Кретов ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ПРОЦЕДУРЫ АККРЕДИТАЦИИ В ГК "БФА-ДЕВЕЛОПМЕНТ" НА ОКАЗАНИЕ УСЛУГ И ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТ ТЕРМИНЫ И ОПРЕД...»

«МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ( СОЮЗДОРНИИ) МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ЗЕМЛЯНОГО ПО ЛОТНА НА ПО ДХО ДАХ К М О СТАМ И КОНУСОВ ИЗ ЦЕМЕНТОГРУНТА...»

«Руководство пользователя DIR-615 Беспроводной маршрутизатор N300 Ноябрь, 2013 г. DIR-615 Беспроводной маршрутизатор N300 Руководство пользователя Содержание Глава 1. Введение Аудитория и со...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Л...»

«ООО БИОПРОМИНЬ ул. Халтурина, 50, г. Харьков 61038, Украина E-mail: bioluch@yahoo.com, т/ф (057)738-14-13, т.(057)755-43-35 Аппарат низкоинтенсивной МВ-ДЦВ терапии "BIOL" Инструкция по эксплуатации АЛТА. 941529.001 Харьков, 2012 СОДЕРЖАНИЕ 1. Опис...»

«Российская Федерация ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" ОКП 3416 ГРУППА Е65 Аппарат управления оперативным током АУОТ-М2-УХЛ4 "ДУБНА" РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВИСП.435311.005РЭ СОДЕРЖАНИЕ 1 Описание и работа 2 Использование по назначению....»

«Curriculum Vitae Анна Бугакова АННА ВИТАЛЬЕВНА БУГАКОВА ПЕРСОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ 344000, Россия, Ростовская область, пл. Гагарина 1 346500, Россия, Ростовская область, г. Шахты, ул. Шевченко 147, ауд. 2249 +7 909 416 93 80 annabugakova.1992@mail.ru http://www.shemotehnika.org/ Skype annabugakova_ab Пол Жен | Дата рожден...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА ЮГРЫ ГОРОДСКОЙ ОКРУГ ГОРОД МЕГИОН МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДЕТСКАЯ ШКОЛА ИСКУССТВ №2" Утверждаю Директор МБУ ДО "ДШ...»

«Том 9, №1 (январь февраль 2017) Интернет-журнал "НАУКОВЕДЕНИЕ" publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru Интернет-журнал "Науковедение" ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Том 9, №1 (2017) http://naukovedenie.ru/v...»

«ВАЖНЫЕ ИНСТРУКЦИИ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОБСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ДРУГИХ ЛЮДЕЙ ЯВЛЯЕТСЯ КРАЙНЕ ВАЖНЫМ В настоящем руководстве и на самом приборе приведены важные указания по технике безопасности, которые необходимо прочесть и выполнять постоянно. Этот символ опасности, относящийся к технике безопа...»

«Версия микропрограммы 1.15 Приемно-контрольный прибор INTEGRA Plus РУКОВОДСТВО ПО НАСТРОЙКЕ SATEL sp. z o.o. ul. Budowlanych 66 80-298 Gdask POLAND тел. (48) 58 320 94 00 www.satel.eu integra_plus_p_ru 04/16 Во из...»

«SMP145HDT2 v1.0 ЦИФРОВОЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ РЕСИВЕР С ФУНКЦИЕЙ HD-МЕДИАПЛЕЕРА Р аа а а аа СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Инструкция по мерам безопасности ОБЗОР УСТРОЙСТВА Особенности Комплектация Общий вид устройства Пульт дистанционного управления (ПДУ) Установк...»

«ГАЗОАНАЛИЗАТОР ФП 11.2к ПАСПОРТ 100162047.021-02 ПС Содержание Лист Введение 4 1 Назначение 4 2 Технические данные 5 3 Комплект поставки 6 4 Устройство и обеспечение взрывозащищенно7 сти газоанализатора 5 Маркирование и пломбирование 9 6 Тара и упаковка 10 7 Общие указания 10 8 Указания мер безопасности 10 9 Порядок рабо...»

«МАШИНА СТИРАЛЬНО-ОТЖИМНАЯ "ВЕГА" ВО-15 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВО-15.00.00.000 РЭ ВНИМАНИЕ! При работе машины, находиться против загрузочного люка НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ. ВНИМАНИЕ! Для открывания крышки люка освободить от фиксации замок! Для это...»

«МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИНЯТИ...»

«Нурутдинов Айрат Шамильевич УЛУЧШЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ ЦПГ ДВИГАТЕЛЯ Специальность 05.20.03 технологии и средства технического обслуживания в сель...»

«1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ. В условиях сложившейся в настоящее время в России ситуации проблема техногенной опасности приобретает особое значение для промышленных районов, где сосредоточен большой потенциал опасных производств в сочетании со значительным износом основного оборудования. Теория надежности в любой о...»

«Определение серы в нефтепродуктах. Обзор аналитических методов Е.А.Новиков ООО "СокТрейд Ко" Опубликовано в журнале "Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний" №№ 1, 3, 4, 5, 2008 г. В обзоре рассматриваются стандартные методы определения общей серы в нефти и продуктах ее пере...»

«Установка и настройка vRealize Automation для сценария Rainpole vRealize Automation 7.1 Этот документ будет сопровождать версии всех перечисленных продуктов и все их последующие версии, пока не появится новый выпуск документа. Новые выпуски публикуютс...»

«А.Г. ТКАЧЕВ, И.Н. ШУБИН, А.И. ПОПОВ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИННОВАЦИИ. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНОИНДУСТРИИ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Тамбов Издательство ГОУ ВПО ТГТУ УДК 66:621:002.51 ББК Ж60я73 Т484 Рецензенты: Главный конструктор химического и нефтяного аппаратостроения ОАО "Тамбовский завод К...»







 
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.