Розробка вимог до методів ідентифікації параметрів двигунів змінного струму в умовах електроремонтних підприємств. Дослідження та математичний опис процесів перетворення енергії в електричних двигунах змінного струму при полігармонійному живленні.
Аннотация к работе
Використання достовірних електромагнітних та енергетичних параметрів ЕД для побудови систем захисту, плавного запуску, безперервного моніторингу, частотного і векторного реґулювання швидкості обертання, компенсації реактивної потужності дозволить створювати енерго-і ресурсозберігаючі режими роботи, підвищити точність реґулювання і надійність роботи приводів відповідальних механізмів, сформулювати й оцінити ефективність енергозберігаючих заходів, що є частиною загальнодержавної задачі енергоресурсозбереження. Тому актуальною є задача розробки методів, які дозволять здійснювати повний комплекс випробувальних режимів ЕД змінного струму на одному універсальному обладнанні за умов електроремонтних цехів і підприємств. Дослідження відповідають комплексній проблемі НАН України “Наукові основи електроенергетики” та напряму науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України - “Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі”, та включені до плану бюджетних НДР Міністерства освіти і науки України: тема 7Д/03-ЦЕНТР “Дослідження та розробка систем енергомоніторинґу електромеханічного обладнання промислових підприємств”, №ДР0103U000804, м. Мета роботи полягає в підвищенні точності та ефективності визначення електромагнітних та енергетичних параметрів ЕД змінного струму шляхом використання ортогональних складових гармонік миттєвої потужності при полігармонійному живленні обмоток статора. При вирішенні поставлених задач використовувались загальні методи теоретичних основ електротехніки; теорія електричних машин при аналізі схем заміщення двигунів змінного струму; теорія рядів Фурє при визначенні гармонійних складових миттєвої потужності; числові методи розвязання рівнянь і систем при реалізації математичних моделей; методи наближень, апроксимації та інтерполяції, теорія ідентифікації динамічних обєктів для визначення додаткових інформативних параметрів; математичне моделювання на ЕОМ та експериментальні дослідження для перевірки теоретичних положень і наукових результатів.Висунутий ряд вимог: високий ступінь автоматизації проведення експерименту, диференційне визначення параметрів за фазами, повнота визначення параметрів, простота обробки дослідних даних, простота джерела тестових сигналів, високий ступінь деталізації математичного опису електричної машини та інші, за якими здійснювалося оцінювання можливості використання розглянутих методів у практиці післяремонтної ідентифікації електромагнітних параметрів. Показано, що розвиток частотних методів оцінювання параметрів двигунів змінного струму здійснюється при використанні ортогональних складових гармонік струму, напруги та миттєвої потужності при полігармонійному живленні обмоток статора (рис.1). Зясовано, що нехтування втратами в сталі та ефектом витиснення струму в обмотках ротора при полігармонійному живленні обмоток статора призводить до значних похибок ідентифікації електромагнітних параметрів. У роботі адаптовано існуючі схеми заміщення двигунів змінного струму шляхом урахування втрат у сталі та ефекту витиснення струму в роторі для аналізу енергопроцесів при полігармонійному живленні (рис. IMG_be360771-a79b-4494-8128-8a662c737087 ) складових: IMG_a0b930ac-cf82-4cda-8706-9e19ef91400a , (4) де: IMG_1ed1ff84-a3a9-45b9-860a-99f5ab8acfb7 , IMG_1b20f534-467b-4a3c-b146-9a3cb1b9e6cb - відповідно амплітуди гармонік напруги та струму; m, n - номери гармонік та M, N - кількість гармонік відповідно напруги та струму, що аналізуються; k - номер гармоніки миттєвої потужності;У дисертації вирішена актуальна наукова задача створення високоефективних методів визначення параметрів двигунів змінного струму з використанням складових гармонік миттєвої потужності, що утворені з одночастотних і різночастотних складових гармонік напруги та струму при полігармонійному живленні обмоток статора, що дозволило підвищити точність ідентифікації електромагнітних та енергетичних параметрів електричних машин змінного струму, спростити пристрої визначення параметрів, знизити витрати часу на випробування. Виконані в дисертаційній роботі дослідження дозволяють сформулювати наступні висновки: Аналіз підходів до оцінювання параметрів електричних двигунів змінного струму засвідчив відсутність обладнання та методів, що адаптовані до умов ремонтних цехів та підприємств. Доведено, що адекватний математичний опис енергопроцесів у двигунах змінного струму при полігармонійному живленні досягається шляхом введення до контуру намагнічування схеми заміщення активного опору, що нелінійно залежить від частоти, та врахуванням ефекту витиснення струму в обмотках ротора. Показано, що підвищення ефективності частотних методів визначення параметрів двигунів змінного струму на основі аналізу ортогональних складових гармонік миттєвої потужності досягається завдяки комплексному використанню додаткових інформаційних рівнянь, отриманих шляхом аналізу комутаційних процесів тиристора та аналізу процесів при проведенні досліду затухання струму. Зясовано, що