Electrical Power and Electromechanical Systems
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/46160
Browse
Item Вихідна напруга локального первинного внутрішнього вихрострумового перетворювача трансформаторного типу в електропровідній феромагнітній трубі(Видавництво Львівської політехніки, 2019-02-28) Яцун, М. А.; Yatsun, M. A.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityПід час діагностування технічного стану магістральних трубопроводів (газопроводів) виявляють дефекти типу порушення суцільності, встановлюють фактичну товщину стінки трубопроводу і визначають профіль його поверхні. На основі акустичного (ультразвукового), магнітного і вихрострумового методів контролю розроблено інтелектуальні поршні, які використовують для внутрішньотрубної технічної діагностики. Вихрострумовий метод контролю дає можливість виявити поверхневі тріщини із малим розкриттям та дефекти розшарування металу трубопроводу. За вихрострумового методу контролю первинний прохідний перетворювач параметричного або трансформаторного типу зазвичай має форму циліндричної котушки із прямокутною формою поперечного перерізу і розташований співвісно з контрольованою трубою. З метою контролю дефектів, товщини стінки і фізичних параметрів електропровідних феромагнітних труб для локалізації магнітного поля обмотку збудження первинного перетворювача доцільно виконати у формі двох кільцевих котушок, співвісних із контрольованою трубою, у яких протікатимуть протилежно спрямовані струми. Тоді для локального контролю вимірну (вторинну) обмотку первинного перетворювача доцільно розташувати біля внутрішньої поверхні труби між котушками обмотки збудження так, щоб її вісь була спрямована по радіусу труби і такий первинний перетворювач обертати по колу й переміщувати в осьовому напрямі або передбачити декілька таких вимірних обмоток по колу труби і переміщувати перетворювач тільки по осі труби. Тому актуальним є розрахунок вихідної інформації (напруги на вимірній обмотці) прохідного екранованого вихрострумового первинного перетворювача трансформаторного типу, розташованого всередині контрольованої. Визначені основна, внесена об’єктом контролю, і сумарна перетворені за Лапласом напруги на вимірній обмотці первинного внутрішнього вихрострумового перетворювача прохідного типу із обмоткою збудження, яка складається із двох зустрічно увімкнених кільцевих циліндричних котушок прямокутного поперечного перерізу зі струмом заданої форми, і вимірної обмотки, розташованої біля внутрішньої поверхні труби між котушками обмотки збудження так, щоб її вісь була спрямована по радіусу труби. Отримані результати доцільно використати під час діагностування технічного стану внутрішньої поверхні трубопроводів для визначення інформативних величин та їх. чутливостей до параметрів і дефектів об’єкта контролю розглянутим прохідним первинним вихрострумовим перетворювачем з метою розв’язки багатопараметрової інформації.Item Людино-машинне керування одновісним двоколісним персональним електричним транспортним засобом за умови лінійного руху(Видавництво Львівської політехніки, 2019-02-28) Щур, І. З.; Дзьоба, Т. Я.; Голубовський, П. Й.; Shchur, I. Z.; Dzoba, T. Y.; Holubovskyi, P. Y.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityРозглянуто новий вид персонального електричного транспортного засобу (ЕТЗ) – сегвей, чи гіроборд, у якому користувач під час керування рухом бере безпосередню участь у балансуванні свого положення відносно осі, що з’єднує два колеса з індивідуальними електроприводами. Такий ЕТЗ – складна людино-машинна система, робота якої залежить від команд людини та відповідної реакції системи автоматичного керування (САК) рухом. Тому для розроблення останньої необхідно знати як закономірності роботи електромеханічної системи цього ЕТЗ, так і навички керування, які набув користувач. На основі рівняння Лагранжа ІІ роду розроблено математичну модель кінематики руху такого ЕТЗ у вигляді нелінійної системи взаємозв’язаних диференціальних рівнянь другого порядку. Як системи електроприводів коліс застосовано замкнені за струмами якоря синхронні машини із постійними магнітами, які керуються транзисторними інверторами напруги за положенням їх роторів відповідно до сигналів, отриманих від встановлених на колесах енкодерів. Завдання на електромагнітні моменти приводів коліс формують ПД-регулятори за сигналами від системи давачів – твердотільних гіроскопа та акселерометра, які дають змогу визначити кут нахилу тіла користувача. За розробленою функціональною схемою системи “користувач – гіроборд” у середовищі Matlab/Simulink створено імітаційну комп’ютерну модель, в яку входить розроблена математична модель кінематики руху гіроборда із користувачем. Ця модель імітує поведінку користувача, а також роботу САК електроприводами коліс. Визначено раціональні налаштування регуляторів моделі. У результаті проведеного комп’ютерного симулювання циклу руху гіроборда отримано низку осцилограм основних координат, що описують динаміку системи. Вони дали змогу зрозуміти закономірності взаємодії людини і машини та показали працездатність розроблених підходів до побудови системи керування гіробордом.Item Математична модель магнітного стану колекторного двигуна із магнітоелектричним збудженням(Видавництво Львівської політехніки, 2019-02-28) Гавдьо, І. Р.; Havdo, I. R.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityСьогодні існує тенденція до заміни мікродвигунів постійного струму з електромагнітним збудженням на двигуни зі збудженням від постійних магнітів (ДПС ПМ). Враховуючи широке застосування ДПС ПМ, актуальним є створення математичних моделей цього типу двигуна. Мета статті – розроблення математичної моделі магнітного стану ДПС ПМ на основі теорії електричних та магнітних кіл, яка дає змогу за заданими значеннями характеристики розмагнічування магніту та миттєвими значеннями струмів якоря знайти розподіл магнітних потоків (індукцій) в усіх частинах магнітопроводу двигуна. Математичну модель ДПС ПМ розроблено на основі розгалуженої заступної схеми магнітного кола із зосередженими параметрами та з високим рівнем деталізації магнітопроводу. Магнітне коло ДПС ПМ умовно розділено на окремі ділянки, в межах кожної з яких поле вважаємо однорідним. Ділянкам магнітопроводу з електротехнічної сталі та зубцевому шару якоря на заступній схемі відповідають нелінійні магнітні опори, які задано характеристиками F[Ф] як залежностями спадів магніторушійних сил від магнітних потоків. Ділянкам із повітряним проміжком відповідають постійні магнітні опори. Постійний магніт подаємо зосередженою магніторушійною силою (МРС), заданою характеристикою розмагнічування Fм [Фм]. Якір з повітряним проміжком радіальними площинами розділяємо на s = m + n ділянок у межах полюсної поділки. З них m рівномірних ділянок відповідають частині якоря, яка розміщена під магнітом, а n рівномірних ділянок – у просторі між магнітами. Вихідну систему рівнянь складено для однієї полюсної поділки за методом контурних потоків, які є первинними невідомими. Вихідна система рівнянь перетворюється – спади магнітних напруг на нелінійних опорах подано залежностями від потоків віток. Характеристику розмагнічування магніту подано як рівняння прямої, яка розташована у другому квадранті й перетинає вісьX у точці залишкового магнітного потоку Фr, а вісь Y у точці, що відповідає повній намагнічуючій силі магніту – Fc. Отриману нелінійну систему алгебричних рівнянь доцільно розв’язувати ітераційним методом Ньютона. Розроблена математична модель магнітного стану ДПС ПМ може слугувати основою для створення математичних моделей розрахунку перехідних процесів та статичних характеристик цього типу двигуна.Item Математична модель магнітного стану однофазного колекторного двигуна(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-22) Гавдьо, І. Р.; Havdo, I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityОднофазні колекторні двигуни (ОКД) із послідовним збудженням мають просту конструкцію та невелику вартість, тому перспективні щодо застосування для приводу приладів побутової техніки та електричного ручного інструменту. Це зумовлює необхідність створення математичних моделей ОКД, які дали б змогу як розробляти нові, так і модернізувати наявні зразки таких двигунів. Мета статті – створення інженерної математичної моделі магнітного стану ОКД із використанням колових методів. Вихідними параметрами для цієї моделі є розміри магнітного кола, обмоткові дані та миттєві значення струмів статора і якоря. Розроблена модель дає змогу визначити криву поля у повітряному проміжку ОКД, а також розрахувати магнітні індукції на всіх інших ділянках магнітного кола ОКД. Математичну модель магнітного стану ОКД розглянуто на прикладі найпоширенішої двополюсної конструкції. Магнітний стан ОКД подано вичерпною заступною схемою магнітопроводу із зосередженими параметрами. Окремі ділянки магнітопроводу, в межах яких магнітне поле вважається однорідним, замінені магнітними опорами. Нелінійні магнітні опори (НМО) відповідають феромагнітним ділянкам магнітопроводу та зубцевій зоні якоря, а постійні магнітні опори (ПМО) – ділянкам повітряного проміжку та ділянкам, де протікають потоки розсіяння. НМО представлені нелінійними характеристиками як залежностями намагнічувальнх сил (НС) від магнітного потоку – F [Ф]. Активний шар якоря ОКД під полюсами в площині, яка перпендикулярна до осі обертання двигуна, поділено на m рівномірних секторів. Заступна схема магнітного кола ОКД містить НМО ділянок ярма статора, полюсів статора, зубцевого шару якоря, ярма якоря, а також ПМО ділянок повітряного проміжку і можливих шляхів замикання потоків розсіяння. Для складання системи рівнянь, яка описує заступну схему, використано метод контурних потоків. Систему нелінійних алгебричних рівнянь можна розв’язати, зокрема, ітераційним методом Ньютона. Запропонована математична модель магнітного стану ОКД може бути основою для розроблення математичних моделей розрахунку перехідних режимів та статичних характеристик цього типу двигуна.Item Порівняльний аналіз систем тиристорний перетворювач напруги – асинхронний двигун із послідовним та паралельним коригуванням(Видавництво Львівської політехніки) Марущак, Я. Ю.; Павліш, В. П.; Marushchak, Ya.; Pavlish, V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National UniversityЗдійснено порівняльний аналіз впливу координатних та параметричних збурень на динамічні характеристики систем підпорядкованого (послідовне коригування) та модального (паралельне коригування) регулювання стосовно електроприводу тиристорний перетворювач напруги – асинхронний двигун. Для цього забезпечено однаковість умов їх функціонування. Це насамперед синтез обох систем відповідно до однакових стандартних (біноміальних) форм, а також дія однакових параметричних та координатних збурень на системи. Синтезовано двоконтурну систему підпорядкованого та модального регулювання для електроприводу тиристорний перетворювач напруги – асинхронний двигун на основі біноміальної стандартної форми розподілу коренів характеристичного полінома. Для реалізації стандартної біноміальної форми в системі підпорядкованого регулювання використано метод узагальненого характеристичного полінома синтезу відповідних регуляторів. Здійснено симуляційні дослідження за умови дії керуючих впливів, а також наявності координатних і параметричних збурень в обох системах. Як координатні збурення розглянуто дію моменту статичного навантаження, а як параметричні збурення – відхилення параметрів регуляторів та моменту інерції від розрахункових значень у межах ±20 %. Електромеханічні системи з використанням асинхронних двигунів мають особливість, яка полягає у тому, що момент двигуна під час запуску не може перевищити значення критичного моменту. Оскільки синтез систем здійснено для лінеаризованої моделі, де не передбачено обмеження моменту, виконано перевірку динамічних процесів у реальній системі з обмеженням моменту за умови використання синтезованих регуляторів. Встановлено, що для швидкості двигуна стандартну біноміальну форму збережено для налаштувань на різну швидкодію. За результатами симуляційних досліджень синтезованих систем встановлено, що система модального регулювання має перевагу над системою підпорядкованого регулювання стосовно значення статичної похибки за умови дії параметричних збурень регуляторів. За всіма іншими динамічними показниками ці дві системи однакові.