Аннотация: На современных энергоустановках автономных объектов применяются электромеханические преобразователи с хорошими массообъемными показателями. Однако проблема снижения удельных энергетических показателей электрических машин продолжает оставаться актуальной. В статье представлены новые технические решения и расчетные методики для нетрадиционных энергосберегающих машин с улучшенными массообъемными показателями. Электромагнитное ядро машин включает обмотку статора с активными и лобовыми проводниками прямоугольного сечения. Сечение перемычек для соединений активных и лобовых проводников уменьшено. Лобовые проводники обмотки статора не пересекаются. Этими мерами достигаются экономия меди и снижение длины электромагнитного ядра при сохранении высокого КПД. Показана возможность и перспективность выполнения такой обмотки в виде многослойной волновой. Рассмотрена конструкция асинхронного двигателя с обмоткой статора такого типа. Изложены особенности методики проектирования электрических машин с новой обмоткой статора. Приведена развернутая торцевая схема обмотки статора и схема последовательности соединений проводников этой обмотки. Даны выражения для расчета вылета лобовых частей обмотки. Приведены результаты сравнения нового и серийного двигателей мощностью 75 кВт.

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: 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: Установлено, что при равенстве фазных токов трех- и пятифазной машин переменного тока, число витков в фазе пятифазной машины должно быть меньше в 5/3 раза. При выполнении этого условия трех- и пяти фазная обмотка создают равновеликую намагничивающую силу при одинаковом количестве меди. Индуктивность коммутируемых фаз пятифазной машины уменьшается, что упрощает коммутацию ключей. Уменьшение числа витков в фазе пятифазной обмотки также приводит к ослаблению реакции якоря, диапазон регулирования пятифазной машины по сравнению с трехфазной машиной увеличивается. Приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие теоретические исследования.

Аннотация: В статье рассматривается работа асинхронной машины с короткозамкнутым ротором при различных способах формирования электромагнитного момента. Нелинейность характеристики намагничивания модели двигателя учтена посредством степенного многочлена. В состав системы управления включены П-регуляторы токов и скорости, позволяя наглядно сравнить условия управления и полученные результаты. Сравниваются динамические и энергетические свойств асинхронного электропривода при двух различных способах векторного управления. Одно управление обеспечивает формирование электромагнитного момента при стабилизации потокосцепления ротора, осуществляя предварительного намагничивание двигателя. Другое управление, сформированное методом последовательного синтеза, не выполняя предварительного намагничивания, обеспечивает изменение электромагнитного момента при минимизации реактивной мощности. Путем структурно параметрической компенсации, организована линейная зависимость электромагнитного момента от задания, обеспечивая стандартный характер переходных процессов. Основные оценки качества сравниваются в статических режимах и переходных процессах электропривода переменного тока. Оценкой динамических свойств является время реакции системы на входные и возмущающие воздействия. Управление ограничено по модулю вектора напряжения, ограничена полоса пропускания регулируемых переменных.

Аннотация: Представлены результаты сравнительных испытаний вентильно-индукторного привода (ВИП, 15 кВт, 300 мин-1) и серийного асинхронного двигателя с аналогичными параметрами при питании от сети и от преобразователя частоты (ПЧ). Двигатели выполнены в одинаковом корпусе AИР160S2. Результаты испытаний, выполненных в Ярославле на специализированном оборудовании испытательного центра ОАО "ELDIN", показали, что применение электромеханической стали толщиной 0, 35 мм марки 2412 позволяет повысить КПД ВИП на 2, 5-3% в сравнении с аналогичным приводом, двигатель которого выполнен из стали толщиной 0, 5 мм марки 2212; КПД асинхронного привода при питании от ПЧ на 8-9% ниже по сравнению с КПД ВИП (сталь 2412, D = 0, 35 мм). При питании от ПЧ КПД асинхронного привода снижается на 3, 5% в сравнении с режимом работы непосредственно от сети 50 Гц.

Аннотация: Приведено обоснование одного из возможных способов управления линейным асинхронным двигателем (ЛАД) с контролем нормальной составляющей силы взаимодействия индуктора и реактивной шины. Показано, что нормальное усилие в одностороннем ЛАД может оказывать большое влияние на работу устройств и систем, на которых установлен двигатель. Эта нормальная сила может притягивать индуктор к реактивной шине, либо отталкивать его от шины. Для модели двигателя, представленного в виде четырех зон - индуктор, воздушный зазор, токопроводящая шина и стальной сердечник реактивной шины - получены аналитические выражения для расчета составляющих магнитного поля в воздушном зазоре. Влияние продольного и поперечного краевых эффектов в рассматриваемой плоской модели двигателя не учитывается. Получены выражения для определения удельных на единицу поверхности касательных и нормальных сил. Показано, что касательная сила при изменении скольжения от отрицательных до положительных значений изменяется подобно электромагнитному моменту обычного асинхронного двигателя с вращающимся ротором. Нормальная сила при изменении скольжения может притягивать индуктор к реактивной шине или отталкивать его от шины. Наибольшего значения сила притяжения достигает при нулевом скольжении. Скольжение, при котором нормальная сила равна нулю, определяется только полюсным делением и проводимостью материала реактивной шины и обеспечивает работу двигателя с наибольшим коэффициентом мощности. Предлагается измеренное значение нормальной силы использовать как параметр при построении системы управления тяговым ЛАД.

Аннотация: Рассмотрены пути повышения устойчивости синхронных машин большой мощности при стабилизации угла нагрузки в структуре системы автоматического регулирования возбуждения. Получена математическая модель электрической машины в разомкнутых и замкнутых системах автоматическогорегулирования, выполнены исследования электромагнитных процессов и анализ существующих и предлагаемых систем оптимального управления. Разработан бесконтактный датчик угла нагрузки синхронного двигателя, базирующийся на измерении доступных параметров синхронной машины и позволяющий вычислять угол нагрузки в статических и динамических режимах работы синхронного генератора, и совместимый с новой системой регулирования. Предложены системы регулирования возбуждения синхронной машины с датчиком измерения угла нагрузки, обеспечивающие более высокие показатели в динамических режимах и более быстродействующую защиту от выпадения из синхронизма, а также позволяющие стабилизировать реактивную мощность, коэффициент мощности и напряжение на статоре синхронной машины.

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: Решается проблема идентификации параметров эквивалентных схем замещения высоковольтных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в виде отсутствия значений указанных параметров в заводских каталогах. Предложен усовершенствованный метод определения параметров одноконтурной эквивалентной схемы замещения глубокопазных асинхронных двигателей по известным каталожным данным. Для устранения недостатков известных методов необходимо учитывать значения тока статора и вращающего момента в диапазоне значений скольжения от критического до равного единице. Работоспособность предложенного алгоритма идентификации параметров проверена при математическом моделировании статических и динамических характеристик на примере асинхронного двигателя мощностью 8000 кВт и напряжением статора 6 кВ.

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.