ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ВИСОКОГОГРАДІЄНТНИХ МАГНІТНИХ СЕПАРАТОРІВ З ДВОЯКОПЕРІОДИЧНОЮ МАТРИЧНОЮ СТРУКТУРОЮ

2024-08-07T15:28:18+00:00

Дано детальне обґрунтування методу розрахунку локальних і ефективних характеристик магнітних фільтрів матричної структури високоградієнтних магнітних сепараторів. Показано, що за припущення двояко-періодичної структури матриці і плоскопаралельного характеру поля він дозволяє суттєво розширити можливості існуючих методів за рахунок відсутності істотних обмежень на геометричні та фізичні параметри феромагнітних елементів матриці та їхню концентрацію. Метод базується на інтегральному рівнянні відносно вектору намагніченості елементів основного паралелограма періодів. Двоякоперіодичний характер рішення автоматично забезпечується конструкцією ядра інтегрального оператора, причому на відміну від диференціальних методів відсутня необхідність завдання граничних умов. В рамках лінійної постановки сформульовано чіткі критерії подібності для ефективних і локальних характеристик поля, зокрема для ізоліній магнітних сил. Функціональні можливості методу проілюстровано результатами обчислювальних експериментів на прикладах матриць з різними геометричними характеристиками елементів. За результатами обчислювальних експериментів проілюстровано складний і непередбачуваний розподіл магнітних сил навіть в матрицях з елементами простої геометрії. Зокрема, розрахунками підтверджено гіпотетичне припущення щодо існування періодичних точок біфуркації, в яких відсутні магнітні сили. Ці точки є центрами зон з незначними магнітними силами, що слід враховувати під час розрахунків вилучальної здатності матриці. На конкретних прикладах проілюстровано методику визначення потенційної зони вилучення слабомагнітних матеріалів, в якій значення магнітних сил перевищують їхній мінімально допустимий рівень з урахуванням технологічних обмежень. Бібл. 20, рис. 5, таблиця 1.

МАТРИЧНИЙ АНАЛІЗ ТОПОЛОГІІ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ В СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЯХ ТА СТАНЦІЯХ З ВИКОРИСТАННЯМ КЕРОВАНИХ З’ЄДНАНЬ

2024-09-26T08:34:42+00:00

Робота присвячена використанню теорії матриць для представлення топології електричних кіл в фотоелектричних панелях та фотоелектричних станціях та проведення їх моделювання і розрахунку. При побудові електричних кіл в фотоелектричних пристроях використано керовані з'єднання між ПВ-комірками в фотоелектричних панелях або ПВ-панелей в фотоелектричних станціях. Відмічено переваги використання динамічних керованих з'єднань замість фіксованих. Згадано про доцільність використання польових транзисторів в якості комутуючого елементу. Побудовані матриці інциденцій з елементами, які відповідають за послідовне з'єднання, паралельне з'єднання та шунтувальне з'єднання. Тобто, вибираючи елементи матриці реалізовується відповідне з'єднання. Відмічено що, ці елементи можуть бути параметричними і змінюватись у часі, що призводить до реалізації динамічної системи. Показано, що використовуючи матричне відображення також зручно розраховувати каскадні з'єднання фотоелементів чи фотопанелей, де при розрахунку вхідними значеннями є вихідні значення розраховані для попереднього каскаду. Також показано, що зручно розділяти єдину розрахункову матрицю на генерувальну матрицю, матрицю параметричних процесів та матрицю з’єднань. Відмічено, що використання матричного аналізу при розрахунку електричних кіл дозволяє використовувати алгоритми комп’ютерного створення моделей та проведення комп'ютерного моделювання. Зроблено висновки та показано, що доцільно зробити розвиток матричного підходу на використання до розрахунку гібридних енергетичних систем. Бібл. 23, рис. 3.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧА КУКА З МАГНІТОПОВ’ЯЗАНИМИ ІНДУКТОРАМИ МЕТОДОМ УСЕРЕДНЕННЯ

2024-05-13T12:34:47+00:00

Досліджено електромагнітні процеси у перетворювачі за топологією Кука, що містить в собі індуктори з магнітопов’язаними обвитками. З використанням метода усереднення на основі теорем Лагранжа розроблено математичну модель перетворювача та отримано аналітичні вирази для його розрахунку. Отримані співвідношення завдяки відсутності громіздких проміжних математичних перетворень спрощують розрахунок середніх та пульсаційних значень струмів та напруг у реактивних елементах перетворювача з магнітпов’язаними індукторами. Розраховано графічні залежності амплітуди пульсацій струмів вхідного, вихідного індукторів та вихідної напруги перетворювача. Підтверджено, що за допомогою змінення пропорції між відношенням кількості витків індукторів та коефіцієнтом магнітного зв’язку між ними можна реалізовувати заданий рівень вказаних пульсацій. Отримано аналітичні умови, за яких досягаються мінімальні значення пульсацій струмів вхідного, вихідного індукторів та вихідної напруги даного перетворювача. Бібл. 14, рис. 7, табл. 1.

ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ПРОЦЕСИ У ТРИФАЗНОМУ ДВОМОСТОВОМУ КОМПЕНСАЦІЙНОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З ОДНІЄЮ КОМУТУЮЧОЮ ЛАНКОЮ

2024-10-17T13:48:49+00:00

Наведено результати досліджень щодо енергетичних характеристик двомостового компенсаційного перетворювача паралельного типу. Перетворювач є одним із представників нового покоління пристроїв компенсаційного типу, основна особливість яких полягає у застосуванні в комутуючій ланці трифазної групи повністю керованих приладів (IGBT). Вони разом з трифазною конденсаторною батареєю створюють комутуючу ланку, елемент перетворювача, який здатний змінити характер електромагнітних процесів, а саме, забезпечити компенсацію власної реактивної енергії, а у разі необхідності – генерувати реактивну енергію у мережу живлення. Зазначені енергетичні можливості досліджуваного компенсаційного перетворювача залежать, в основному, від величини випереджаючого кута регулювання α та кута комутації γ. Тому основна мета роботи полягає у дослідженні можливостей їхньої зміни регулюванням процесу перезаряду конденсаторної батареї транзисторами комутуючої ланки. Доведено, що, враховуючи особливості режимів роботи перетворювача у процесі енергозабезпечення споживачів постійного струму, є можливість, узгоджуючи кути регулювання та комутації, досягти найвищої енергоефективності функціонування перетворювача. Бібл. 6, рис. 6.

КЕРУВАННЯ МОМЕНТОМ СИНХРОННИХ РЕАКТИВНИХ ДВИГУНІВ З ОПТИМІЗАЦІЄЮ ЗА КРИТЕРІЄМ МОМЕНТ-СТРУМ

2024-07-29T11:30:52+00:00

У роботі представлено алгоритм векторного керування моментом синхронних реактивних двигунів (СРД), які є глибоко насиченими електричними машинами. Конструювання алгоритму керування базується на математичній моделі двигуна з поліноміальними апроксимаціями функцій потокозчеплення, які не використовують тригонометричні функції або багатовимірні таблиці. Структура системи керування СРД дає змогу аналітично-чисельним методом формалізувати оптимізацію за критерієм «момент-струм». Результуюча процедура оптимізації є набагато простішою за існуючі і не вимагає довготривалих експериментальних тестів, легко піддається автоматизації. Результати дослідження динаміки системи векторного керування із запропонованим алгоритмом оптимізації підтверджують, що він забезпечує зменшення споживаної потужності в зоні моментів до 50-70 % від номінального значення порівняно із системою керування з постійним потокозчепленням. При цьому досягається асимптотичне відпрацювання заданого моменту і потокоутворюючої компоненти струму статора. З результатів дослідження випливає, що для двигунів меншої потужності оптимізація дає більший ефект. Бібл. 16, рис. 6, табл. 1.

КОМПЛЕКСНА МУЛЬТИФІЗИЧНА МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ПОТУЖНИХ ТЯГОВИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИНАХ

2024-09-19T07:54:58+00:00

Розроблено комплексну коло-польову мультифізичну математичну модель фізичних процесів в тяговому асинхронному двигуні. Модель враховує взаємний вплив електромагнітних, теплових і вентиляційних процесів під час розрахунку характеристик двигуна, що забезпечує високу достовірність результатів моделювання та відрізняє її від існуючих підходів і математичних моделей. Модель реалізовано на прикладі серійного двигуна типу СТА-1200 потужністю 1200 кВт, який призначений для використання в локомотивах потягів і характеризується високими електромагнітними та тепловими навантаженнями. Вважається, що конструкція серійного СТА-1200 є оптимальною. Але моделювання зазначеного двигуна з використанням розробленої мультифізичної моделі показало, що за рахунок урахування взаємного впливу фізичних процесів різної природи, які відбуваються під час його роботи, шляхом оптимального вибору певної кількості його конструктивних параметрів можливо суттєво покращити показники серійного СТА-1200. Як результат моделювання удосконалений двигун в номінальному режимі має кращі питомі масо-габаритні показники і менший нагрів обмотки статора. Бібл. 8, табл. 1, рис. 2.

МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ СИСТЕМИ УКРАЇНИ ТА ОЦІНЮВАННЯ ЇЇ РЕЗИЛЬЄНТНОСТІ В УМОВАХ СИСТЕМАТИЧНИХ ТЕРОРИСТИЧНИХ АТАК

2025-02-18T10:46:48+00:00

Проаналізовано руйнівний вплив періодичних масованих ракетно-дронових атак на електроенергетичну систему України. Наслідки атак представлено характеристиками руйнувань типових енергетичних об’єктів. Кожна така характеристика відображає розподіл кількості зруйнованих об’єктів за масштабом їх руйнування – малий, середній та великий. Ремонтні роботи на зруйнованих об’єктах певного типу представлено залежністю тривалості їх виконання від масштабу руйнування. Введені характеристики руйнувань енергетичних об’єктів та тривалості робіт з їх ремонту дають змогу записати рівняння динаміки множин генеруючих енергоблоків різного типу, доступних для використання на поточний період часу. До зруйнованих енергоблоків АЕС, ТЕС, ГЕС, пошкоджених систем зберігання енергії таких типових для електроенергетичної системи України як ГАЕС, а також пошкоджених генеруючих установок, що використовують відновлювані джерела енергії, відносяться як ті, що були уражені безпосередньо, так і ті, що втратили можливість підключення до енергосистеми через руйнування трансформаторних підстанцій та/або інших критично важливих мережевих об’єктів. Задля дослідження резильєнтності електроенергетичної системи України до масованих ракетно-дронових атак запропоновано кластерну математичнну модель режимів навантаження такої системи у складі типових енергетичних об’єктів, доповнену рівняннями динаміки підмножин цих об’єктів, доступних для використання в поточний період часу. Така модель забезпечує вирішення задач прогнозування стану готовності електроенергетичної системи України до виконання свого основного функціонального призначення – задоволення попиту на електроенергію. Сформульовано задачі дослідження резильєнтності електроенергетичної системи України до систематичних масштабних ракетно-дронових атак. Бібл. 32, рис. 8, табл. 3.

ПРОГНОЗУВАННЯ ОБСЯГІВ ТА ЦІН НА БАЛАНСУЮЧУ ПОСЛУГУ В ОЕС УКРАЇНИ

2024-10-22T18:28:24+00:00

Нова модель ринку електроенергії в Україні має на меті підвищення конкретності, зокрема шляхом переходу від моделі "єдиного покупця" до децентралізованих торгів. Одним з основних сегментів оптового ринку є балансуючий ринок, який працює в режимі, близькому до реального часу, задля підвищення стабільності та ефективності електроенергетичної системи. Метою роботи є аналіз доцільності використання ймовірнісних нейронних мереж (ЙНН), зокрема Баєсових мереж, задля прогнозування обсягів балансуючої послуги, яку купує оператор системи передачі, та дослідження класичних моделей задля прогнозування ціни на балансуючу послугу. Дослідження включало аналіз вибірок обсягів попиту на послуги балансування в напрямках вгору (завантаження) і вниз (розвантаження) за періоди 01.03.2022 – 20.06.2023. Загалом результати прогнозування обсягу попиту на послугу балансування вказують на перспективність застосування ймовірнісних нейронних мереж, але необхідним є подальше вдосконалення моделі. Для прогнозування цін використовувалися моделі ARIMA та VARMA. Результати показали, що моделі ARIMA переважають, хоча обидві моделі демонструють високу похибку, особливо для даних вниз (розвантаження). Прогнозування цін на послуги балансування показало, що модель ARIMA краще відтворює фактичні дані, однак точність прогнозів залишається низькою, особливо для часового ряду цін послуги на розвантаження. Бібл. 7, табл. 1, рис. 4.

ВИКОРИСТАННЯ МЕХАНІЗМІВ САМОРЕГУЛЮВАННЯ ПІД ЧАС ЕЛЕКТРОШЛАКОВОГО НАПЛАВЛЕННЯ У СТАЦІОНАРНОМУ СТРУМОПІДВІДНОМУ КРИСТАЛІЗАТОРІ

2024-06-12T14:05:02+00:00

В умовах, коли відсутня система автоматичного управління для електрошлакового наплавлення у стаціонарному струмопідвідному кристалізаторі з використанням плавкого електрода, запропоновано метод механізованого наплавлення із заданими технологічними характеристиками виробу з використанням механізмів саморегулювання. Метод базується на механізованому наплавленні, яке передбачає використання спеціалізованого обладнання для автоматизації контролю процесу наплавлення, у той час як низка підготовчих технологічних операцій виконується в ручному режимі. Цей метод поєднує переваги автоматизації контролю з гнучкістю ручного наплавлення, що сприяє підвищенню продуктивності та якості наплавленого шару. Часткова автоматизація передбачає обов’язковий автоматичний контроль основних технологічних параметрів наплавлення, таких як струм, потужність, електропровідність і напруга, яка подається до стаціонарного струмопідвідного кристалізатора. Бібл. 12, рис. 6.

ПІДВИЩЕННЯ ЧУТЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНО-АКУСТИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ КОНТРОЛЮ, ВИМІРЮВАННЯ І ДІАГНОСТИКИ ФЕРОМАГНІТНИХ МЕТАЛОВИРОБІВ ЗА РАХУНОК ЗБІЛЬШЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ІНДУКЦІЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ. ОГЛЯД

2024-12-19T08:48:29+00:00

Виконано аналіз інформаційних джерел з питання розробки та використання електромагнітно-акустичних методів і засобів ультразвукового контролю, вимірювань та діагностики. Показано, що електромагнітно- акустичні (ЕМА) перетворювачі (ЕМАП) з постійними магнітами у порівнянні з п’єзоелектричними перетворювачами мають не тільки значні переваги, але і недоліки особливо під час діагностики феромагнітних металовиробів як в нормальному, так і гарячому стані, особливо у разі їхнього використання в портативних ультразвукових приладах. Багато фахівців пропонують виключити недоліки ЕМАП з постійними магнітами за рахунок використання імпульсного намагнічування. Такий напрямок досліджень є перспективним, особливо під час контролю гарячого металу, оскільки дає змогу створювати імпульсні магнітні поля з піковим значенням 2…3 і навіть 10 Тл, що дає можливість суттєво підвищити чутливість контролю, оскільки коефіціент перетворення електромагнітної енергії в ультразвукову і навпаки залежить від індукції магнітного поля квадратично. Але до цього часу даних про широке використання імпульсного намагнічування в портативних ЕМАП не встановлено. Такий стан обумовлений малим зазором між ЕМАП і металом, недостатніми розробками технологій функціонування ЕМАП, складністю апаратної реалізації, труднощами у боротьбі з завадами, що виникають під час збудження імпульсного магнітного поля тощо. Тому задля впровадження такого перспективного напрямку розвитку чутливих ЕМА перетворювачів слід виконати теоретичні і практичні розробки, що дасть можливість впровадити у виробництво високотехнологічні засоби контролю, вимірювань і діагностики. Бібл. 31, рис. 9.