Дисертація присвячена розробці нових методів та автоматизованих засобів контролю моментних характеристик електричних машин. Розроблено нові методи неперервного та покрокового контролю залежності пускового моменту від кутового положення ротора, метод прискореного контролю залежності пускового моменту від напруги живлення, прямий метод контролю моменту інерції ротора і динамічного моменту. Синтезовано структурні схеми та алгоритми роботи мікропроцесорних засобів контролю моментних характеристик, ефективність яких обгрунтована теоретично та підтверджена експериментально. Запропоновано методичне, алгоритмічне і апаратне забезпечення для автоматизованої метрологічної атестації створених засобів контролю, що дало змогу впровадити їх у виробництво як засоби вимірювальної техніки.

  Скачати повний текст

Сформульовано нову постановку задачі дослідження процесу автоматичного балансування рідиною роторів з вертикальною віссю обертання, що відрізняється від існуючих урахуванням гідромеханічних властивостей рідини та демпфування системи. Удосконалено методику розв'язання даної задачі на підставі системного підходу щодо вивчення роботи рідинного автобалансувального пристрою (АБП). З урахуванням одержаних результатів розроблено рекомендації щодо використання АБП з рідинними робочими тілами. Вперше встановлено аналітичну залежність ефективності автоматичного балансування від параметрів системи ротор - АБП - рідина, з використанням якої розроблено науково-методичний апарат розрахунку АБП з рідинними робочими тілами. Запропоновано нове технічне рішення щодо підвищення ефективності балансування за рахунок зменшення впливу сили ваги баластної рідини, наведено його теоретичний опис. Створено конструкцію АБП з параболічними боковими стінками. Удосконалено методи та засоби вивчення швидкоплинних динамічних процесів руху робочих тіл у камері АБП, зокрема, запропоновано використовувати високошвидкісну відеозйомку та динамічну фотозйомку камерою, що обертається, з наступним уповільненим переглядом і розкадровкою цифрових записів, що надає можливість послідовно порівнювати динаміку поведінки системи та рідини в АБП, наочно спостерігати за поведінкою рідини та перевірити достовірність теоретичного обгрунтування роботи рідинного АБП.

  Скачати повний текст

Сформульовано нову постановку задачі дослідження процесу автоматичного балансування рідиною роторів з вертикальною віссю обертання, що відрізняється від існуючих урахуванням гідромеханічних властивостей рідини та демпфування системи. Удосконалено методику розв'язання даної задачі на підставі системного підходу щодо вивчення роботи рідинного автобалансувального пристрою (АБП). З урахуванням одержаних результатів розроблено рекомендації щодо використання АБП з рідинними робочими тілами. Вперше встановлено аналітичну залежність ефективності автоматичного балансування від параметрів системи ротор - АБП - рідина, з використанням якої розроблено науково-методичний апарат розрахунку АБП з рідинними робочими тілами. Запропоновано нове технічне рішення щодо підвищення ефективності балансування за рахунок зменшення впливу сили ваги баластної рідини, наведено його теоретичний опис. Створено конструкцію АБП з параболічними боковими стінками. Удосконалено методи та засоби вивчення швидкоплинних динамічних процесів руху робочих тіл у камері АБП, зокрема, запропоновано використовувати високошвидкісну відеозйомку та динамічну фотозйомку камерою, що обертається, з наступним уповільненим переглядом і розкадровкою цифрових записів, що надає можливість послідовно порівнювати динаміку поведінки системи та рідини в АБП, наочно спостерігати за поведінкою рідини та перевірити достовірність теоретичного обгрунтування роботи рідинного АБП.

  Скачати повний текст

Розроблено нові алгебричні методи дослідження стійкості класів позитивних динамічних систем (диференціальних, різницевих і диференціальних систем з запізненням). Установлено умови позитивності диференціальних і різницевих систем відносно конусів типу кругових, еліпсоїдальних та їх узагальнень. Розвинуто методику побудови інваріантних множин нелінійних диференціальних систем у вигляді конусних нерівностей. Сформульовано узагальнений принцип порівняння для сімейства диференціальних систем, що функціонують у різних просторах. Запропоновано способи позитивної стабілізації динамічних систем відносно заданих конусів. Побудовано нові матричні методи аналізу стійкості й алгоритми стабілізації лінійних диференціальних систем другого поряду. Досліджено спектральні властивості гіперболічних пучків матриць і наведено їх застосування у задачах стійкості обертальних механічних систем. Розроблені матричні методи аналізу стійкості та синтезу керування застосовано для типових моделей роторних систем.

  Скачати повний текст

На підставі поєднання теорії математичного моделювання електромашиновентильних систем і принципів теорії об'єктно-орієнтованого проектування розвинуто теорію аналізу складних електротехнічних систем, що дозволяє створювати моделі з більш повним описом їх елементів і з можливістю функціонування цих моделей у реальному часі у взаємодії з фізичними об'єктами. Удосконалено метод аналізу процесів у синхронній машині шляхом зменшення впливу похибки числового інтегрування диференціальних рівнянь у фізичних координатах, що дозволяє підвищити точність аналізу процесів в електротехнічних комплексах з синхронними машинами за умов забезпечення функціонування моделей у реальному часі. Запропоновано метод аналізу процесів у комплексі система збудження - генератор - лінія електропередачі, що дозволяє врахувати нелінійність електричних машин і дискретність напівпровідникових перетворювачів і проаналізувати взаємні впливи між системою збудження, генератором і лінією електропередачі за робочих режимів та у випадку аварійних ситуацій у лінії та напівпровідниковій системі збудження. Синтезовано нечіткі регулятори збудження сихронних генераторів електростанцій на базі уточнених математичних моделей об'єктів регулювання з урахуванням процесів і обмежень у напівпровідникових системах збудження та нелінійності електричних машин, що дозволяє покращити динамічні характеристики генераторної установки. Розвинуто теорію керування асинхронною машиною з боку ротора, що передбачає врахування встановлених залежностей між коефіцієнтом потужності статора та струмами фазного ротора, а також залежності потужності, що споживає коло ротора з мережі, від режиму роботи та швидкості обертання.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності, притаманні процесам перетворення енергії у машинах подвійного живлення, які дозволяють одержати залежності між струмами фазного ротора, потокозчепленням і струмами статора, а також електромагнітними параметрами асинхронної машини. Відзначено, що виявлені закономірності забезпечують компенсацію поля статора у разі статичних і динамічних режимів роботи за умов векторного керування машиною у колі ротора та надають електроприводу з машиною подвійного живлення властивостей електроприводу з компенсованою машиною постійного струму незалежного збудження. Виведено умови синхронізації сигналів керування з вектором напруги статора, що забезпечило формування керувального впливу у цифрових системах зазначеного керування асинхронним електродвигуном, що має фазний ротор, це дозволило значною мірою покращити експлуатаційні й енергетичні характеристики електроприводу.

  Скачати повний текст

Створено асинхронний регулюємий мотор-вентилятор із широким діапазоном робочого ковзання для охолоджуючого пристрою дизеля тепловозу з метою зниження витрат енергії на привід вентиляторів охолоджуючого пристрою та підвищення надійності дизеля тепловоза. Існуючі системи плавного регулювання повітря: з поворотними лопатями, частотне регулювання мотор-вентиляторів, а також двошвидкісний електропривід вентиляторів не відповідають вимогам надійності, технологічності, вартісним показникам. Запропоновано плавний фазовий спосіб регулювання, який у 3,7 рази економічніший, ніж серійний релейний спосіб. Частота обертання мотор-вентилятора регулюється зміною напруги на обмотці статора фазовим способом за допомогою тиристорного перетворювача напруги. Встановлено, що обмотка ротора складається з мідних стрижнів та феромагнітних короткозамкнених кілець.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію виготовлення бетонних виробів на механоактивованих мінеральних в'яжучих. Обгрунтовано механізм активації мінеральних в'яжучих як грубодисперсних систем, який враховує часте зіткнення без руйнування часток дисперсної фази у турбулентних потоках дисперсійного середовища. Визначено умови та режими роботи трибоактиватора для максимальної активації поверхневого шару часток мінерального в'яжучого та наповнювача. Досліджено процес організації "миттєвих структур" за механоактивації грубодисперсних висококонцентрованих систем, в яких враховано ліофілізацію поверхні часток та їх взаємодію під час зіткнення. Вивчено вплив швидкості обертання ротора, часу змішування, виду ПАР, дисперсності та кількості молотого кварцового піску на зміну ефективності в'язкості суспензії на основі вапна та портландцементу. Рекомендовано оптимальні режими механоактивації суспензій. Експериментально підтверджено підвищення степені гідратації механоактивованих цементних композицій. Вивчено вплив режимів обробки на зміну степені гідратації, міцнісних характеристик цементного каменю, розчинів і бетонів. Рекомендовано оптимальні склади бетонів, що дозволяють підвищити ефективність використання в'яжучих у 1,5 - 2 рази. Створено промисловий трибоактиватор для механоактивації композицій на основі мінеральних в'яжучих. Розроблено технологічні схеми виготовлення виробів з використанням даних матеріалів, проведено їх промислове впровадження та підтверджено техніко-економічну доцільність використання.

  Скачати повний текст

Удосконалено статичну діагностичну модель верстата-качалки, що дозволяє підвищити точність отримання динамограм у перерахунку з ватметрограм і тим самим збільшити вірогідність оцінки стану заглибленого насоса штангової глибинно-насосної установки (ШГНУ). Створено динамічну діагностичну модель верстата-качалки, яка враховує моменти інерції зрівноважуючих вантажів верстата-качалки та ротора її привідного електродвигуна, що дозволяє підвищити на 1-5 % точність оцінки стану заглибленого насоса ШГНУ під час її роботи в динамічному режимі. Встановлено взаємозв'язок зміни ковзання ротора електроприводу верстата-качалки від дії навантаження на штангову колону, зумовленого станом заглибленого насоса, на основі якого розроблено метод діагностування ШГНУ за швидкісними характеристиками. Запропоновано непрямий метод визначення маси зрівноважуючих вантажів верстата-качалки, використання якого дозволить підвищити точність перерахунку ватметрограми в динамограму та проводити операції зрівноваження верстата-качалки.

  Скачати повний текст

Розроблено метод діагностування обмоток статора та ротора асинхронного двигуна (АД) з короткозамкненим ротором (КЗР) за даними контролю миттєвих значень фазних струмів і напруг у робочих режимах, що відрізняється від відомих методів тим, що для оцінки технічного стану електродвигуна використовується комплексний критерій справності, заснований на використанні симетричних складових струму статора та кута нахилу механічної характеристики АД в області робочих ковзань. З метою урахування впливу несиметрії напруги живлення на результати діагностики розроблено метод, заснований на порівнянні величин фазних опорів електродвигуна, що розраховуються за даними контролю миттєвих значень фазних струмів і напруг. Запропоновано узагальнені залежності комплексного критерію справності для АД з КЗР різних типів за різних видів дефектів обмоток статора та ротора (виткові замикання у фазі статора, обриви паралельних гілок обмотки статора та одного стрижня обмотки ротора), які використовуються для визначення межових значень цього критерію.

  Скачати повний текст

Удосконалено методи балансування гнучких роторів та підвищення якості їх врівноважування на підставі побудови вірогідних математичних моделей. Розроблено методи та програми ідентифікації динамічних моделей роторних систем, зокрема, оцінювання коефіцієнтів жорсткості і опору сегментних підшипників турбокомпресорів. З використанням розроблених методів одержано динамічні коефіцієнти як функції від частоти обертання, для всіх типорозмірів підшипників, що використовуються у відцентрових компресорах. Одержано математичні моделі всіх типів роторів турбокомпресорів, розрахункові динамічні коефіцієнти впливу (ДКВ) яких практично не відрізняються від експериментальних. Це дозволило значно скоротити процес балансування, обмежуючись тільки нульовим пуском, або мінімальним числом пробних пусків. Розроблено класифікацію гнучких роторів турбокомпресорів залежно від вибору оптимальних площин корекції та частот обертання, ДКВ для яких необхідні для розрахунку. Результати роботи доцільно використовувати під час динамічних розрахунків турбокомпресорів на стадії проектування, а розрахунково-експериментальну методику впроваджено для балансування роторів турбокомпресорів на розгінно-балансувальному стенді.

  Скачати повний текст

Проведено синтез та аналіз методів векторного керування (ВК) асинхронними двигунами (АД) з поліпшеними енергетичними та динамічними характеристиками та малим обсягом обчислень. Здійснено огляд теоретичних досліджень ВК і систематизовано математичний опис робочого процесу АД для ВК. Синтезовано аналітичні вирази програмних струмів, що мінімізують споживну потужність або струм статора. Обгрунтовано робастний оптимальний закон керування швидкісним контуром. Особливу увагу приділено інформаційному забезпеченню ВК АД лише за клемними вимірюваннями струмів і напруг на виході перетворювача частоти (ПЧ) з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Синтезовано фільтри струмів і напруг на виході ПЧ, які виділяють їх основні складові без амплітудних і фазових викривлень. Розроблено адаптивні спостережники, які уникають проблем чистого інтегрування під час визначення проекцій векторів потокозчеплень. Запропоновано методи ідентифікації опорів статора та ротора в реальному часі у процесі штатного функціонування. Синтезовано алгоритми інформаційного забезпечення з меншим обсягом обчислень у порівнянні з традиційними розрахунковими методами. Створено компенсатор для керування контурами струму. Обгрунтовано оцінювальну функцію спостерігачів у складі компенсаторів, які визначають корисні складові струмів, невизначеності струмових контурів і перехресні зв'язки між ними у разі наявності завад, створених ШІМ. Відзначено, що синтезований компенсатор є робастним відносно до всіх невизначеностей контурів струму. Із використанням числового та фізичного моделювання підтверджено високі динамічні характеристики синтезованих методів керування.

  Скачати повний текст

Для повної моделі машини подвійного живлення (МПЖ) синтезовано та досліджено новий алгоритм керування моментом і реактивною потужністю статора МПЖ. Створено два динамічних регулятора кутової швидкості МПЖ, які базуються на запропонованому рішенні й алгоритмі. Показано, що наведені рішення забезпечують асимптотичне відпрацювання траєкторій кутової швидкості одночасно з вільним регулюванням реактивної потужності за підвищених показників грубості до варіації опору ротора. Базуючись на новій концепції керування перетворювачем напруги (ПН), синтезовано та досліджено новий лінеаризувальний зворотнім зв'язком закон векторного керування ПН. Показано, що запропоноване рішення забезпечує незалежну з високою точністю стабілізацію напруги у ланці постійного струму та реакційної потужності на вході ПН, однакові за стандартним рішенням значення інтегральної квадратичної помилки стабілізації напруги, а також розширену область стійкості за меншого у 4,4 рази значення ємності. Результати роботи можуть бути використані піж час розробки систем керування МПЖ і ПН.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано ефективні методи оптимізації вентильного реактивного двигуна та способи формування його вихідних характеристик для забезпечення заданих режимів роботи та техніко-економічних показників у регульованому елекроприводі з різними видами навантаження. Удосконалено існуючі та створено нові схеми силових напівпровідникових перетворювачів (без та з кількома буферами енергії та з несиметричною комутацією), підвищено функціональні можливості оптичних датчиків положення ротора та удосконалено мікропроцесорні пристрої керування. Запропоновано універсальну математичну модель вентильного реактивного двигуна для аналізу динамічних і квазіусталених режимів за умови використання двох буферів енергії та програмного визначення керуючих параметрів. Удосконалено метод формування енергозберігаючої траєкторії переключення фаз в руховому та гальмівному режимах, проаналізовано амплітудний, струмовий і широтно-фазовий способи керування. Запропоновано метод програмного формування вихідних характеристик. Одержано залежності струму установки, кутів випереджувального увімкнення та вимикання фаз для програмного формування вихідних характеристик. Адекватність результатів наукового дослідження підтверджено експериментально.

  Скачати повний текст

Розвинуто теорію аналізу схем заміщення двигунів змінного струму загальнопромислового використання шляхом урахування втрат у сталі за нелінійною залежністю опору контуру намагнічування від частоти струму та врахування ефекту витіснення струму на вищих гармоніках, зумовленого квадратичною залежністю збільшення опору ротора, що дозволяє з достатньою достовірністю аналізувати енергопроцеси за умов полігармонійного живлення обмоток статора. Уперше одержано у загальному вигляді рівняння балансу складових гармонік миттєвої потужності на джерелі живлення та елементах схем заміщення двигунів змінного струму з урахуванням нелінійностей, що дозволило визначити їх електромагнітні й енергетичні параметри у разі полігармонійного живлення. Теоретично доведено й експериментально підтверджено, що комплексне використання рівнянь електричної рівноваги та балансу ортогональних складових миттєвої потужності в елементах схем заміщення та додаткових інформаційних рівнянь, які одержуються за режимів живлення обмоток статора від пристроїв полігармонійної напруги, на відміну від відомих методів, забезпечує пофазну ідентифікацію електромагнітних й енергетичних параметрів двигунів змінного струму з урахуванням їх нелінійностей, а також підвищену точність та низьку чутливість до похибок вимірювань. Доведено, що використання визначених параметрів схем заміщення та ковзання неробочого ходу дозволяє визначити втрати у сталі за функцією струму намагнічування та втрати у роторі, що, на відміну від відомих методів, підвищує точність декомпозиції втрат потужності двигунів змінного струму для розрахунку передбачуваної навантажувальної здатності.

  Скачати повний текст

Уточнено аналітичні залежності для демпфірувальних, циркуляційних та інерційних сил у циліндричних і конічних шпаринах з перекосом осей, які, на відміну від відомих, враховують втрати напору на вході та відновлення швидкісного напору на виході зі шпарини та дають змогу визначити параметри для різних значень вхідної крутки на вході в ущільнення, що дозволяє аналітично визначити параметри гідродинамічних характеристик шпаринних ущільнень відцентрових насосів і підвищує точність математичних моделей робочого процесу. Доведено можливість роботи відцентрового насоса за умови збігання частоти обертання з власною частотою коливань, що дозволило розширити сферу використання насоса та підвищити його технічний рівень. На підставі аналізу робочого процесу в шпаринних ущільненнях запропоновано його нову розрахункову схему, що дозволило визначити вплив конструктивних параметрів ущільнень на динамічні характеристики насоса. Одержано аналітичні залежності поправного коефіцієнта, який враховує відношення довжини шпаринного ущільнення до його зазору; уточнено залежності поправного коефіцієнта Блека, який враховує відношення довжини шпаринного ущільнення до його діаметра. Встановлено вплив сил демпфірування на динамічні параметри ротора відцентрового насоса.

  Скачати повний текст

Проведено аналіз існуючих методів обробки та детально описано механізми, реалізовані за термовакуумної обробки в апараті адіабатного закипання та за накладення високочастотних гідродинамічних коливань в роторно-пульсаційних апаратах. Встановлено, що використання механізмів дискретно-імпульсного введення енергії дозволяє направлено регулювати властивості води. Визначено залежність pH від впливу температури за термовакуумної обробки, також досліджено вплив на pH води високочастотних гідродинамічних коливань, що генерують роторно-пульсаційні апарати з міжциліндровими зазорами 500 і 100 мкм. Досліджено вплив термовакуумної обробки та високочастотних гідродинамічних коливань на фізико-хімічні параметри води.

  Скачати повний текст

Розроблено методи аналізу нестаціонарних вібрацій обертових машин у режимі реального часу з використанням різниць. Розглянуто моделі сигналів нестаціонарних вібрацій. Розроблено методи вибору ділянок локальної стаціонарності та методи визначення різниць кореляційних функцій і спектрів потужності з метою використання останніх як діагностичних ознак. Шляхом комп'ютерного моделювання досліджено похибки визначення ділянок локальної стаціонарності розробленими методами. Виявлено нові діагностичні ознаки обертових машин, які під час використання різницевого кореляційно-спектрального аналізу дозволяють виявити перекіс прилягаючої поверхні другого підшипника турбіни типу К-200-130 ЛМЗ, обрив болта кріплення бічної колодки до обойми першого підшипника турбіни типу К-160-130 ХТЗ та нерівномірність затягування болтів півмуфт роторів високого та низького тисків цієї турбіни. Виявлено також діагностичні ознаки, які дозволяють встановлювати наявність тріщин у лопатках турбін. На підставі запропонованих методів та алгоритмів розроблено ефективні структури та програмне забезпечення для адаптивного кореляційного аналізу нестаціонарних вібрацій механічного обладнання та його елементів у режимі реального часу.

  Скачати повний текст

Розглядаються питання зниження вібрацій машин і теорії та практики автоматичного балансування. Складена математична модель машин із вертикальною віссю обертання та в ході її аналізу розроблені вимоги до конструкцій із низькою віброактивністю. Виявлено протиріччя між теорією і практикою автоматичного балансування. Отримані за допомогою комп'ютерної і відеотехніки кадри розташування робочих тіл показали, що робочі тіла врівноважують ротор як за резонансом, так і до резонансу і на резонансі. Запропоновано нове пояснення поведінки рідини в балансирі, яке враховує її гідравлічні властивості. На підставі проведених досліджень для машини "Волга-11" розроблені конструктивні рішення, що знижують її вібрації не менше, ніж у 2,5 рази.

  Скачати повний текст

Проаналізовано роль водневого чинника у сірководневому корозійному розтріскуванні під напругою (СКРН) низьколегованих роторних і трубних сталей та їх зварних з'єднань (ЗЗ), а також розроблено на даній основі методи підвищення їх корозійно-механічної тривкості. На підставі досліджень опірності низьколегованих сталей СКРН та залежності їх тривкості від потенціалів поляризації, проникливості водню, визначення концентрації залишкового водню у зруйнованому металі, поляризаційних електрохімічних, металографічних та фактографічних досліджень показано, що руйнування вказаних сталей реалізується за умов активно-пасивного переходу поверхні, а головну роль відіграє дифузійно-рухливий водень. Підтверджено ефективність рафінування трубних сталей металургійними методами, зокрема, електрошлаковим переплавленням, з метою підвищення їх опору СКРН. Оптимізовано режими зварювання, термічної обробки ЗЗ, хімічний склад зварювального дроту щодо забезпечення належної довготривалої міцності ЗЗ у сірководневих середовищах.

  Скачати повний текст