Аннотация: Разработка искуственного емкостного маховика с возможностью автоматического регулирования момента инерции.

Аннотация: Разработка искуственного емкостного маховика с возможностью автоматического регулирования момента инерции.

Аннотация: Применение жестких некоронирующих шин с воздушной изоляцией, газонаполненных токопроводов и токопроводов с полимерной изоляцией для соединения различных высоковольтных объектов на станциях и подстанциях позволяет обеспечить уменьшение потерь электроэнергии, повышение надежности и безопасности эксплуатации, а также улучшить экологическую обстановку на станциях и подстанциях. Компактность шинопроводов обеспечивается благодаря применению новых изоляционных сред (в первую очередь - высокопрочных в электрическом отношении газов и полимерных диэлектриков), а также совершенствованию технологии производства и применения этих материалов. В настоящее время используются различные разновидности высоковольтных шинопроводов: экранированные воздушные шинопроводы; шинопроводы с литой полимерной изоляцией; герметизированные экранированные шинопроводы с основной изоляцией высокопрочными газами. Для снижения потерь в шинопроводах применяются технические решения, где используются изоляционные среды с малой диэлектрической проницаемостью, а шины выполнены некоронирующими при рабочем номинальном напряжении.

Аннотация: Рассмотрена проблема расчета и моделирования режимов работы асинхронных двигателей, связанных с наличием электрической несимметрии. Представлена краткая характеристика применяемых аналитических и численных методов расчета таких режимов. Отмечена несовместимость аналитических методов расчета несимметричных режимов с задачами учета нелинейных процессов электрических машин. Обоснован выбор в пользу применения трехфазной естественной системы координат применительно к данной конкретной задаче расчета нелинейного режима работы в совокупности с учетом нелинейности. Описан алгоритм учета насыщения магнитопровода при численном моделировании несимметричного режима работы асинхронного двигателя. На основе предложенной модификации математической модели в программном пакете MatLab выполнено имитационное моделирование несимметричного индукционного двигателя с учетом насыщения магнитной цепи. Для демонстрации работы программы получены статические механические характеристики для режимов обрыва одной из фаз статора и ротора. Выполнена оценка эффективности снижения эффекта одноосного включения путем увеличения активных сопротивлений в уцелевших фазах ротора. Анализ полученных результатов подтверждает адекватность составленной модели.

Аннотация: Предложена схема автоматического разрядного устройства защиты от коммутационных перенапряжений на основе управляемого вакуумного разрядника. Разрядное устройство предназначено для шунтирования реактора тяговой подстанции и индуктивности тяговой сети постоянного тока при возникновении коммутационных перенапряжений, сопровождающих отключение тока. Приводятся результаты экспериментального исследования и моделирования коммутационных характеристик такого устройства.

Аннотация: Одним из часто встречающихся повреждений во вращающихся электрических машинах с выносными опорами является эксцентриситет ротора, который сопровождается ухудшением электромеханических характеристик электрической машины, а при значительном смещении сердечника ротора приводит к сильному разогреву сердечников статора и ротора из-за трения и повреждению изоляции обмоток статора и ротора, короткому замыканию и длительному выходу машины из строя. Однако известные методы и способы диагностики эксцентриситета не получили широкого применения из-за сложности реализации и недостаточной чувствительности, которая ограничена зависимостью систем диагностики от колебаний параметров сети и нагрузки электрической машины. Чувствительность предлагаемого устройства не зависит от перечисленных выше факторов, так как смещение ротора контролируют путем измерения емкости относительно вала ротора у каждого из торцов электрической машины в четырех точках с помощью емкостных датчиков, разнесенных равномерно по окружности. Сигнал с этих датчиков через измерительные мосты, полосно-пропускающие фильтры и пороговые элементы поступает на блок индикации и блок формирования отключающего сигнала. Оценка результатов диагностики осуществляется по двум обоснованным критериям. В результате устройство диагностики способно определить не только уровень эксцентриситета ротора, но и направление его перемещения.

Аннотация: Предложена резистивная схема защиты высоковольтных импульсных конденсаторов мощного емкостного накопителя энергии (ЕНЭ) многомодульного исполнения от аварийных сверхтоков, возникающих в отдельных модулях ЕНЭ при внутреннем или внешнем электрическом пробое изоляции их конденсаторов. Главной отличительной особенностью схемы является раздельная работа модулей ЕНЭ на стадии заряда параллельно включенных конденсаторов и их совместная работа на стадии разряда конденсаторов модулей на общую электрическую нагрузку. Такой режим предотвращает взрывообразное разрушение их защитных графито-керамических постоянных резисторов ТВО-60 в аварийной ситуации, возникающей при пробое одного из конденсаторов ЕНЭ на стадии заряда. Представлены результаты расчета основных электротехнических параметров предложенной резистивной схемы защиты. Количественная оценка подобных параметров защитной схемы ЕНЭ указывает на ее практическую реализуемость в области высоковольтной импульсной техники.

Аннотация: Выполнен обзор исследований в области теплового состояния асинхронных двигателей, на основании которого установлено, что в большинстве случаев максимальный перегрев испытывает обмотка статора. В результате анализа методов, позволяющих определить температуру узлов асинхронного двигателя, предложены эквивалентные тепловые схемы замещения, в частности - упрощенная схема замещения для определения температуры обмотки и магнитопровода статора. Синтезированы уравнения теплового равновесия. Разработана методика определения тепловых сопротивлений статора при помощи стендовой установки, на которой учтены особенности охлаждения двигателей конкретного типа, что избавляет от необходимости рассматривать асинхронный двигатель как аэродинамическую систему. Методика апробирована на стенде, содержащем короткозамкнутый асинхронный двигатель мощностью 14 кВт. Температура в различных узлах двигателя измерялась с помощью хромель-копелевых термопар, а его нагрузка имитировала нагрузку тягового электропривода транспортных машин. Приведены результаты экспериментов, которые позволили выявить влияние частоты вращения вала двигателя и объема охлаждающего воздуха на значения тепловых сопротивлений.

Аннотация: Рассматривается проблема сохранения блокирующей способности мощного составного транзистора в динамических (коммутационных) режимах. Составной транзистор представляет собой последовательное соединение высоковольтного индукционного тиристора с электростатическим управлением и низковольтного МОП (Металл-Оксид-Полупроводник) транзистора, обеспечивающего управление по цепи изолированного затвора. Важным компонентом составной схемы является также ключевой пороговый элемент, который обеспечивает режим плавающего потенциала в цепи затвора индукционного тиристора при его открытом состоянии и фиксацию затвора на общую шину при его запирании. Аварийные ситуации, приводящие к выходу составного транзистора из строя, возникают в переходном процессе выключения и связаны с двумя основными причинами - снижением отрицательного запирающего напряжения в цепи затвор - исток индукционного тиристора ниже уровня, обеспечивающего смыкание областей пространственного заряда в его базовой области, и повышением напряжения в выходной цепи низковольтного управляющего МОП-транзистора выше максимально допустимого уровня. Получены математические критерии обеспечения блокирующей способности мощного составного транзистора. Показано, что для надежной работы составной схемы необходимо снижать амплитуду обратного тока в цепи затвора индукционного тиристора, уменьшать паразитное сопротивление и паразитную индуктивность в контуре коммутации и согласовывать значения паразитных емкостей в элементах составной схемы. На основе предложенной аналитической модели рассмотрены способы обеспечения блокирующей способности составного транзистора для ряда практических схемных вариантов с различными пороговыми элементами.

Аннотация: Рассмотрено применение параметрического управления в системе стабилизации напряжения постоянного тока, представляющее собой изменение сопротивления резистора, включенного последовательно с нагрузкой. Регулирование сопротивления осуществляется путем изменения относительной длительности шунтирования резистора контактом ключа, происходящего с высокой частотой. Фильтр из дросселя и конденсатора, включенный между коммутируемым резистором и нагрузкой позволяет сгладить пульсации напряжения на нагрузке до допустимого уровня. Построена предельная непрерывная модель стабилизатора напряжения с интегральным регулятором. Определен стационарный режим и получено условие его асимптотической устойчивости по линеаризованному уравнению возмущенного движения. Показано, что при использовании во вторичных источниках питания стабилизатор с параметрическим управлением имеет определенные преимущества перед стабилизатором, использующим импульсный понижающий преобразователь напряжения. Исследование рассчитанного стабилизатора на математической модели показало хорошее совпадение экспериментальных и расчетных результатов.

Аннотация: Рассмотрены общие тенденции развития распределительных электрических сетей и требования, предъявляемые к комплектным распределительным устройствам (КРУ) на средние классы напряжения. Отмечены основные достоинства традиционных КРУ с воздушной изоляцией. Рассмотрены вопросы перехода к КРУ с твердой изоляцией и твердой экранированной изоляцией. Объем ячеек с воздушной изоляцией в 3-5 раз превышает объем современных ячеек КРУ с твердой изоляцией и газонаполненных ячеек. Определено, что основным направлением совершенствования КРУ с твердой изоляцией является применение технологии SISS (Solid Insulated Switchgear with earthed Shield - КРУ с твердой изоляцией и заземленным экраном). Экранированная твердая изоляция продлевает срок службы оборудования до возможного ремонта, уменьшая тем самым стоимость обслуживания. Описано принципиальное конструктивное выполнение ячеек с твердой изоляцией отдельных производителей. Приведены основные технические решения предлагаемых разработок, отмечены их преимущества и недостатки. Применение такой системы изоляции позволяет существенно снизить габариты КРУ и значительно повысить безопасность, поскольку в шкафу КРУ исключено прикосновение к высоковольтным элементам. При этом наличие подвижных элементов КРУ, находящихся под высоким потенциалом, требует применения другой изоляционной среды, позволяющей этим элементам двигаться - газа, жидкости или вакуума. Это означает, что изоляция подобных КРУ по существу является комбинированной. Кроме того, слой твердой изоляции ухудшает отвод тепла, а высокие напряженности электрического поля в твердом диэлектрике и большие объемы литого твердого диэлектрика требуют специальных мер по исключению частичных разрядов. Серьезной проблемой является и соединение различных элементов между собой, так как поверхность раздела элементов - это наиболее ослабленный изоляционный узел. Поэтому внедрение таких устройств связано с тщательной технической проработкой и выбором специальных технических решений, повышающих надежность работы изоляции и облегчающих тепловые режимы.

Аннотация: В классе электрических явлений группа инвариантности, представлением которой является группа преобразований, представлена параметрической идентификацией и стабилизацией электрического напряжения. В статье рассмотрены способ стабилизации электрического напряжения на базе сопряженного представления параметрической идентификации, что позволяет связать ее с общей теорией пределов, пространств или групп, глубоко идентифицировать многообразие пространства в рамках современной теорией потенциалов в базовом многообразии принципа инвариантности. Известно несколько способов стабилизации электрического напряжения, причем основными являются параметрический и компенсационный. При параметрическом способе дестабилизирующий фактор непосредственно действует на параметр нелинейного или управляемого элемента, что автоматически в значительной мере ослабляет воздействие дестабилизирующей фактора. В таких стабилизаторах используются нелинейные активные (стабилитроны, барреттеры, термисторы, варисторы, лампочки накаливания) и реактивные сопротивления. У всех перечисленных элементов имеется параметр, зависящий от напряжения, тока или их аналогов.

Аннотация: При анализе мощных импульсных электромагнитов, использующихся в сейсмоисточниках необходимо учитывать вытеснение тока в проводниках обмотки. В статье проанализированы возможности теоретического определения зависимости сопротивления обмотки от времени с помощью коэффициента Фильда, программы Maxwell и формул электродинамики для расчёта постоянной времени проникновения поля в проводник в случае скачка тока. Малая длительность переднего фронта тока в обмотке электромагнита позволяет использовать эти формулы.

Аннотация: Рассматривается электрическая машина, совмещённая с редуктором (СЭМР), имеющая внутренний ротор на постоянных магнитах. Дано аналитическое описание функциональных свойств этого гибридного устройства. Наличие обмотки на статоре, получающей питание от статического преобразователя частоты, позволяет получить совмещённый электромеханический преобразователь, работающий в режиме двигателя или генератора, и двухроторный магнитный редуктор с непрерывно регулируемым коэффициентом редукции. Составные части СЭМР представлены статором с многополюсной трехфазной обмоткой, наружным ротором, содержащим шихтованные ферромагнитные призматические стержни с числом z1, близким к числу пар p1 полюсов обмотки статора и внутренним магнитоэлектрическим ротором с числом пар полюсов p2, равным разности (z1-p1). Магнитное поле статора с числом пар полюсов p1 поступает на одну сторону внутреннего ротора, имеющего z1 ферромагнитных стержней. На выходе с другой стороны этого ротора будем иметь основную гармонику с небольшим числом пар полюсов, равным разности (z1-p1). Это малополюсное магнитное поле взаимодействует с магнитами внутреннего ротора, имеющего то же самое число пар полюсов. Формирование электромагнитных моментов СЭМР имеет некоторую аналогию с классической синхронной электрической машиной и, следовательно, эти моменты обладают некоторыми ограничительными максимумами. Такая машина может найти применение в таких отраслях, как станкостроение, робототехника, транспорт, оборонная техника, ветроэнергетика и др.

Аннотация: Для повышения надежности тяговых двигателей при колебаниях напряжения в условиях резкого увеличения тока якорей используются специальные схемные решения, позволяющие ограничить амплитуду броска тока. Наиболее простое техническое решение, предполагающее параллельное подключение конденсатора большой емкости к обмоткам возбуждения накопителя энергии несовершенно, так как не позволяет корректировать ток возбуждения. Предложен альтернативный подход к обеспечению надежности работы тяговых двигателей. Приведены схемные решения, выполнено моделирование, в результате которых выявлены основные характеристики и закономерности рассмотренных решений. Показано, что прямое подключение обмоток возбуждения к сети не исключает бросков тока якорей, а использование резисторов в цепи обмоток возбуждения малоэффективно. Моделирование процессов и расчеты показывают целесообразность включения обратного диода, а при необходимости и реактора, и реализации импульсного регулирования тока возбуждения.

Аннотация: Предложена методика определения оптимального положения щеток в коллекторных машинах переменного тока как способ снижения износа щеток и уровня радиопомех. Проведена оценка эффективности применения данной методики по результатам испытаний коллекторных электродвигателей переменного тока привода угловых шлифовальных машин мощностью 1, 8; 2, 0 и 2, 4 кВт. В электродвигателях мощностью 1, 8 кВт смещение щеток на 1 коллекторное деление в направлении вращения позволяет снизить искрение в номинальном режиме на 1 балл, вызывая при этом перегрев машины. Для устранения перегрева рассматривается возможность увеличения частоты вращения электродвигателя за счет уменьшения числа витков обмотки возбуждения. Это позволяет снизить перегрев электродвигателя и восстановить его характеристики. В машинах мощностью 2 кВт при смещении щеток против направления вращения на 1 коллекторное деление искрение снижается на 1 балл по всем режимам.

Аннотация: Предложена трехконтурная система управления радиальным электромагнитным подшипником для мощных вращающих агрегатов, рабочие зазоры в которых между статором и ротором составляют десятые доли миллиметра при весе ротора около одной тонны. В разомкнутом состоянии система является неустойчивой и обладает особенностями, которые необходимо учитывать при синтезе регуляторов. Построение системы управления осуществляется в соответствии с общими принципами, характерными для систем подчиненного регулирования. Рассмотрены вопросы построения импульсной системы управления и различные варианты построения внутреннего контура тока. Для расчета параметров регуляторов использовались метод передаточных функций и метод z-преобразования. На начальном этапе исследовался внутренний контур тока; показано, что наиболее рациональным является построение контура тока ЭМП с релейным регулятором, работающим в скользящем режиме. В соответствии с математической моделью электромагнитного подшипника и соответствующими ей структурными схемами построены имитационные модели в программном комплексе Matlab Simulink. В результате моделирования импульсной системы управления электромагнитным подшипником получены осциллограммы переходных процессов по управляющему и возмущающему воздействиям. Анализ переходных процессов при моделировании показал, что электромагнитные подшипники, оснащенные трехконтурной системой управления, обладают большой статической жесткостью и высоким быстродействием. Полученные результаты использованы при построении системы управления электромагнитным подшипником газового нагнетателя компрессорной станции "Поморская".

Аннотация: В статье рассмотрен вопрос о внедрении автоматизированной системы наблюдения и контроля выполнения процессов переключения коммутационных аппаратов на удаленных контролируемых пунктах. Проблема заключается в поломках коммутационной аппаратуры, периодически возникающих в процессе переключений, которые невозможно оперативно отследить, не присутствуя на месте. Разработана концепция системы визуального контроля удаленных устройств, работающей в автономном режиме, не требующей вмешательства персонала и позволяющей диспетчеру визуально контролировать состояние управляемых им объектов. В сферу контроля входят внешнее состояние аппаратуры и нагрев токоведущих частей. Система предназначена для совместной работы с имеющимися системами телеизмерения и телесигнализации, установленными на объектах управления. Предлагаемая технология дает возможность энергодиспетчеру иметь полную информацию о контролируемом объекте, а обслуживающему персоналу - своевременно реагировать на нештатные ситуации в работе электрооборудования, предупреждать аварии и несчастные случаи.

Аннотация: При эксплуатации синхронных явнополюсных машин могут возникать неисправности демпферной обмотки, вызванные электромеханическими и тепловыми воздействиями на её элементы при внезапных КЗ обмотки статора, при частых пусках в двигательном режиме, при несимметрии трёхфазного напряжения. Эти воздействия могут приводить к нарушению контактов стержней демпферной обмотки с её короткозамыкающими кольцами и разрушению элементов самих колец. Эти дефекты в заметной форме могут проявить себя только в переходных, асинхронных и несимметричных режимах. На базе двухмерной аналитической модели синхронной явнополюсной машины в координатах d, q анализируются токи в стержнях и электромагнитный момент в асинхронном режиме машины при обрыве стержней и межполюсных перемычек у одного или двух полюсов демпферной обмотки. Сделан вывод, что наиболее опасным видом аномалии демпферной обмотки являются обрывы её межполюсных перемычек у одного или двух полюсов, при которых возникают большие токи в стержнях, когда электромагнитный момент в десятки раз превышает номинальный уровень.

Аннотация: Массогабаритные показатели и потребляемая мощность во многом определяют характеристики электротехнических изделий. Для электромагнитной коммутационной аппаратуры существенное улучшение этих показателей могут быть достигнуты за счет форсированного и импульсного управление приводами. Поэтому разработка эффективной методики проектирования форсированных приводных электромагнитов с использованием уточненных математических моделей, определение их электромагнитных и тепловых характеристик с учетом современных требований к функционированию коммутационной аппаратуры является актуальной задачей. В статье предложена методика проектирования форсированного втяжного броневого электромагнита в схеме с балластным резистором, минимизирующая суммарную массу электротехнической стали и обмоточной меди, затрачиваемой на изготовление электромагнита. Получены расчетные выражения основных соразмерностей электромагнита, минимизирующие его суммарную массу.