Рассмотрены принципы построения автономных систем электроснабжения и приведены основные требования, предъявляемые к таким системам. Проведен анализ этапов проектирования автономных систем и их основных функциональных узлов - источников механической и электрической энергии, а также устройств преобразования и согласования.

Рассмотрены конденсаторно-реакторные компенсаторы (SVC) статических источников реактивной мощности для автономных генераторных установок, выполненные по различным схемам. Проведено сравнение классических SVC по массогабаритным и энергетическим показателям с новейшими системами комбинированного ступенчато-плавного регулирования передачей энергии.

Приведен уточненный метод расчета статических режимов асинхронного генератора с емкостным возбуждением при работе на активную, активно-индуктивную и двигательную нагрузки с учетом влияния последней на частоту питающего напряжения.

Підвищено ефективність застосування автономних асинхронних генераторних комплексів (ААГК) із живленням споживачів зіставної потужності. Більшість резервних електростанцій експлуатується в режимах з різко змінним навантаженням. У результаті дослідження пускових процесів асинхронного електропривода із живленням від ААГК встановлено, що критичними для процесу самозбудження є саме великі пускові струми за малого коефіцієнта потужності. У результаті напруга на шинах ААГК без прийняття спеціальних заходів може зменшитися до значень, коли стійка робота ввімкнених споживачів стає неможливою, та підключені електродвигуни розганяються досить повільно або зовсім не розганяються. Зазначено, що шляхом розв'язання цієї проблеми є запропонована система регульованого пуску асинхронних двигунів з керуванням динамічним моментом, що дозволяє впровадити режими "сприятливої" комутації за рахунок пофазного підключення навантаження за визначеним алгоритмом. Для забезпечення якісних і кількісних характеристик вихідної напруги ААГК розроблено адаптивну систему стабілізації параметрів з низькою чутливістю до координатних і параметричних збурень, що працює за принципом зонного регулювання.

Проаналізовано режими комутаційного взаємовпливу групи тиристорних електроприводів з ударно-циклічним навантаженням. Охарактеризовано системи навантаження асинхронних двигунів з використанням перетворювачів частоти. Визначено енергоємність накопичувача для заданого режиму ведення рухомого складу метрополітену. Досліджено перехідні процеси у гідротранспортному комплексі з трубопровідною арматурою різного типу. Проаналізовано алгоритми обробки параметрів первинних вимірювальних пристроїв електроенергії тягової мережі за умов визначення складових потужності. Описано можливості використання водневих паливних елементів у споживача електричної енергії. Охарактеризовано автоматизацію керування та проаналізовано стан проислового устаткування за допомогою систем віддаленого керування. Визначено вплив врахування магнітних втрат на динамічні характеристики асинхронних машин. Досліджено метод навчального стенду для дослідження режимів роботи автономних джерел живлення на базі асинхронних генераторів.

Наведено теоретичні основи створення й практичні рекомендації ефективного функціонування автономних джерел енергопостачання як оперативно сформованих систем генерації енергії з електроустаткування й енергосилових установок іншого функціонального призначення, які направлені на забезпечення роботи промислових і комунальних об'єктів господарської діяльності в надзвичайних ситуаціях при відсутності стаціонарного енергопостачання, їх енергетичної стабільності, та побудованих шляхом комплексного поєднання механічної системи транспортного засобу з вихідним валом асинхронного двигуна, що працює в генераторному режимі. Рішення проблеми полягає в розробці та впровадженні програми формування локальних автономних джерел енергопостачання, які створюються в надзвичайних ситуаціях та комплектуються зі штатного електрообладнання, що знаходиться в постійній виробничій експлуатації місцевих підприємств чи установ. Автономне джерело енергопостачання формується в необхідний період, функціонує до припинення потреби в ньому, після чого проводиться його розкомплектація й повернення компонент у нормальні умови виробничої діяльності. Локальне автономне джерело енергопостачання формується тимчасово й не знаходиться на балансі окремого підприємства чи установи, як стаціонарна або мобільна електростанція. Витрати на створення локального джерела енергопостачання полягають лише в коштах на його формування та наступну розкомплектацію.

Запропоновано структуру віртуального наглядача показників енергорежимів джерел генерації енергії, що являє собою програмний блок, функціональними можливостями якого є аналіз енергетичних процесів у різних режимах роботи автономного генераторного комплексу, та дозволяє відобразити процеси генерування та рекуперації енергії між джерелом живлення та споживачем. Виконано аналіз процесів енергоперетворення на базі віртуальної моделі автономної енергогенеруючої установки з асинхронним генератором. Для дослідження енергетичних режимів в асинхронному генераторі використано метод миттєвої потужності, що базується на наданні сигналу потужності та її складових у базисі гармонічних функцій, які відповідають процесам, що виникають в енергетичній системі.

Представлена математическая модель формируемого источника автономного электропитания на базе дизель-генераторной установки. Источником механической энергии является дизельный двигатель внутреннего сгорания с автоматическим регулятором частоты вращения, работающий по принципу Ползунова - Уатта. Преобразователем электрической энергии является асинхронный двигатель, работающий в генераторном режиме с конденсаторным самовозбуждением. Математические модели дизельного двигателя и асинхронной машины, работающей в генераторном режиме, представлены отдельными структурными блоками с функциональными взаимосвязями и соединены по принципу подчиненного регулирования. Такая форма представления математической модели формируемой системы автономного электропитания позволяет выполнять практически любые исследования для различных типов как дизельных двигателей, так и асинхронных машин, технологических способов их соединения, а также разнообразных потребителей электрической энергии, подключаемых к зажимам электрогенератора.

Ефективною альтернативою реальних лабораторних стендів при організації практикуму є створення віртуальних дослідницьких комплексів, що дають можливість повністю відтворити фізичні процеси реального об'єкта та візуалізувати їх протікання. Представлено віртуальний комплекс по дослідженню режимів роботи автономного джерела живлення з асинхронним генератором у середовищі графічного програмування LabView. Розроблений комплекс містить дизельний двигун внутрішнього згоряння з автоматичним регулятором частоти обертання, асинхронний генератор із конденсаторним збудженням та системою стабілізації вихідної напруги, низку типових споживачів електричної енергії зі статичним та руховим характером навантаження. Реалізовано можливість виконання широкого спектру досліджень як у штатних, так і в аварійних режимах роботи.

Вирішено актуальну задачу оцінювання якості процесу навчання при підготовці фахівців технічних спеціальностей з метою розробки наукових основ організації процесу підготовки, перепідготовки та підвищення кваліфікації фахівців технічних спеціальностей: лабораторного практикуму і застосування комп'ютерних тренажерів-імітаторів для одержання необхідних навиків безпечного виконання технологічних операцій. Розвинений підхід до оцінювання ефективності засвоєння інформації, який дозволяє формувати, розвивати та удосконалювати навчання працівників, тим самим підвищуючи як їх кваліфікацію, так і готовність до дотримання умов праці й вимог безпеки на робочих місцях під час виконання виробничих процесів.

Виконано аналіз впливу електромагнітних полів промислової частоти на здоров'я людини. Експериментально встановлені фактичні рівні електромагнітних полів асинхронних двигунів у виробничих умовах. Розглянуто організаційні заходи та технічні засоби у вигляді захисних екранів з нормалізації електромагнітної обстановки у робочій зоні виробничих приміщень. Встановлено, що застосування захисних екранів дозволяє зменшити більше ніж на 40 % рівень індукції магнітного поля у робочій зоні. На основі регресійного аналізу отримана математична модель залежності індукції магнітного поля асинхронного двигуна, застосування якої на етапі проектування технічних засобів захисту дозволяє оцінити їх ефективність щодо забезпечення допустимої електромагнітної обстановки на робочому місці з урахуванням характеристик встановленого електротехнічного обладнання та технологічно можливих у виробничих умовах місць встановлення захисних конструкцій.

Мета роботи - дослідити ефективність дії різноманітних захисних екранів і розробити комплекс "пасивних" організаційно-технічних заходів з нормалізації електромагнітного обстановки у виробничих приміщеннях різного призначення, розглянути використання екранування захисними поверхнями різного складу та конструкцій задля зниження рівнів низькочастотних магнітних полів у виробничих приміщеннях різного призначення. Методика проведених досліджень заснована на фундаментальних принципах теорії комп'ютеризованих вимірювальних систем, теорії планування наукового експерименту, комп'ютерному та імітаційному моделюванні. Експериментальні дані одержано за лабораторних умов Кременчуцького національного університету ім. Михайла Остроградського кафедри систем автоматичного управління та електроприводу з використанням метрологічних сертифікованих вимірювальних приладів. Моделювання розробленої системи здійснювалося в сучасних програмних пакетах: Mathcad, Microsoft Excel, StatGraphics. Виконано експериментальні дослідження й одержано залежності індукції магнітного поля (ІМП) від відстані до асинхронних двигунів (АД). Розраховано залежність коефіцієнта екранування від потужності зазначених двигунів та відстані встановлення екранів сіткової структури, та залежність ІМП після встановлення екрану для різних режимів. Для аналізу одержаних результатів і з метою мінімізації досліджень в роботі було використано методику математичного планування експерименту за схемою ротатабельного центрального композиційного планування (РЦКП). У результаті розрахунків одержано математичну модель залежності ІМП АД. Наведена залежність надає змогу підібрати екран з відповідним поглинаючим ефектом залежно від виробничих умов технологічного процесу. Запропоновано алгоритм застосування "пасивних" організаційно-технічних заходів з мінімізації рівнів електромагнітних полів промислової частоти асинхронних машин у робочому простору виробничих приміщень. Перевагою запропонованого комплексу "пасивних" організаційно-технічних заходів з нормалізації електромагнітного обстановки у виробничих приміщеннях різного призначення є концептуальний науково-інженерний підхід щодо визначення пріоритетності виконання робіт з охорони праці, прогнозування розподілу та мінімізація рівнів електромагнітних полів у робочої зоні з використанням технічних засобів.

Надано результати досліджень і розробок молодих учених із провідних навчальних закладів, наукових установ і промислових підприємств України, Республіки Казахстан, Словакії, Китаю, Німеччини, Марокко у напрямах: електромеханічні системи, методи моделювання та оптимізації; діагностика електромеханічних систем та енергоресурсозбереження; енергетика та енергетичні системи; автоматизація тощо. Увагу приділено електричним машинам та апаратам; інноваціям в освіті та виробництві. Висвітлено проблеми вищої школи. Акцентовано увагу також на комп'ютерних технологіях в освіті та виробництві.

Рассмотрены способы повышения энергоэффективности автономных асинхронных генераторов (АГ) для питания электроприводов постоянного и переменного тока сопоставимой мощности. Определены условия гарантированного пуска и дальнейшей работы электроприводов с энергоснабжением от автономных источников энергии ограниченной мощности на базе АГ. На основе анализа существующих методов определения перегрузочной способности автономного АГ показана необходимость разработки уточненного расчета статических характеристик системы "асинхронный генератор - асинхронный двигатель", учитывающего изменения частоты напряжения, обусловленной нагрузкой. Показано, что использование предложенного метода обеспечивает более высокую точность расчетов по сравнению с существующими, необходимую и достаточную для проектирования автономных источников энергии малой мощности на базе АГ.

Досліджено динамічні режими роботи локального автономного джерела енергопостачання з підключенням основних типових споживачів електроенергії. Визначено перевантажувальну здатність локального автономного джерела енергопостачання, що сформоване з електрообладнання іншого функціонального призначення на базі асинхронної машини з ємнісним самозбудженням. Встановлено умови реалізації "сприятливої" комутації під час пуску електродвигунів співставної потужності та обгрунтовано доцільність використання пускових систем та систем передстартового форсування збудження електрогенератора у складі автономного джерела енергопостачання.

Наведено результати досліджень та розробок з таких питань, як електромеханічні системи, методи моделювання й оптимізації; діагностика електромеханічних систем і енергоресурсозбереження; енергетика й енергетичні системи; автоматизація; електричні машини й апарати; інновації в освіті та виробництві; проблеми вищої школи; комп'ютерні технології в освіті та виробництві; лабораторне обладнання. Розкрито особливості діагностування стану електричних двигунів насосних установок. Охарактеризовано систему оперативного моніторингу стану вітродвигуна. Розглянуто методи моделювання й оптимізації дослідження динамічних характеристик вентиляторної установки на базі асфальтозмішувальних установок. Досліджено ефективність екранування торцевої зони осердя статора потужного турбогенератора. Висвітлено проблеми визначення сталої часу нагріву ізоляції обмоток силових оливних трансформаторів. Подано інформацію про комп'ютерно-інтеґровану технологію для системи керування технологічним процесом змішування бензинів. Увагу приділено розробці програмного додатку складського обліку з застосуванням технологій баз даних.

Проведено моделювання процесу самозбудження автономного асинхронного генератора методом рівнянь регресії, що адекватно описують залежність часу самозбудження і величини вихідної напруги. Визначено такі статистично значущі фактори, як ємність збудження, частота обертання ротора, залишкова намагніченість і залишкова напруга на конденсаторах і їх вплив на якісні та кількісні характеристики процесу збудження асинхронного генератора. Визначено умови самозбудження асинхронного генератора з конденсаторним збудженням в складі автономного джерела електроенергії. Сформульовано рекомендації з проектування автономного джерела електроенергії на основі асинхронної машини в частині реалізації умов самозбудження і оптимальних режимів роботи. Розроблено імітаційну модель автономного асинхронного генератора і сонячної батареї для аналізу перехідних, статичних і динамічних режимів роботи. Проведені теоретичні дослідження ємнісного самозбудження машин змінного струму, що створили хорошу основу для вирішення питань, пов'язаних з практичним використанням автономних джерел на базі асинхронного генератора.

Представлено метод вибору модуля механічного спряження колеса транспортного засобу з валом асинхронного генератора. На прикладі ряду автомобілів та їх технічних характеристик представлена методика розрахунку діаметрів передавальних валків для забезпечення умов гарантованої генерації енергії автономним асинхронним генератором. Отримана аналітична залежність мінімально-допустимої частоти обертання валу двигуна внутрішнього згоряння для гарантованого збудження асинхронного генератора, що має підтримуватися первинним джерелом механічної енергії для запобігання зриву генерації енергії при підключенні навантаження. Запропоновані методи та отримані результати досліджень дозволяють розрахувати та спроектувати пристрої механічного зчеплення частот обертання валів первинного рушія та асинхронного генератора, що розширить сферу застосування останнього у складі локальних автономних джерел живлення.

Представлено аналіз усталеного стану асинхронного генератора, що самозбуджується, на основі математичної моделі в трифазній системі координат, що дозволяє врахувати вплив фізичних явищ, таких як нелінійність кривої намагнічування, явища гістерезису і вихрових струмів, на динамічні характеристики асинхронного генератора. До переваг моделі слід віднести можливість дослідження спектрального складу вихідної напруги і струму при різних ступенях насичення магнітної системи. В роботі моделюються і оцінюються вплив величини навантаження, що підключається, на якість вихідної напруги генератора. Алгоритм швидкого перетворення Фур'є використовується для аналізу гармонійних складових напруги і струму асинхронного генератора в сталому режимі. Проаналізовано зміну коефіцієнта гармонік і його відповідність до гранично-допустимих значень. Отримано результати експериментальних досліджень асинхронного генератора в автономному режимі роботи і проведено оцінку адекватності запропонованої математичної моделі.

Представлено дослідження системи асинхронний генератор - асинхронний двигун з параметричною несиметрією для визначення якості генерованої електроенергії в навантажувальних режимах роботи на математичній моделі. Оцінка теплового стану в сталих режимах виконана з використанням еквівалентної теплової схеми заміщення. Досліджено теплові перехідні процеси при пуску асинхронного електродвигуна від автономного джерела електроенергії на базі асинхронного генератора. На тепловій математичній моделі проведено дослідження впливу несиметрії вихідної напруги і його відхилення від номінального значення на нагрів підключеного асинхронного двигуна. Розроблено регресійну модель для досліджень умов роботи споживачів електроенергії при живленні від асинхронного генератора з несиметрією обмоток статора. Використання отриманих рівнянь дозволить визначати найбільш раціональне поєднання чинників, що впливають на нагрів статорних обмоток асинхронних машин, при яких вони не будуть перегріватися більше гранично допустимих значень температури відповідних класів ізоляції.