Статті (ЕМ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено матеріали, що опубліковані або готуються до публікації в наукових журналах та збірниках.
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Research of high-frequency remagnetization model in laminated magnetic cores of electromechanical and electromagnetic energy converters(Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2023) Vadim Chumack; Oksana Tymoshchuk; Mykhailo Kovalenko; Volodymyr Bazenov; Yevhen Ihnatiuk; Andrii StulishenkoThe object of research in the work is charged magnetic conductors of electric machines and transformers. Laminated magnetic wire together with windings are important active parts of electric machines that participate in electromechanical energy conversion.The reliability of the entire machine is mainly determined by the actual condition of the inter-sheet insulation. Violation of the insulation causes parasitic eddy current circuits, which increases the specific losses, and also significantly affects the additional heating of the magnet wire and winding. The normative method for determining the quality of the charged core is the assessment of specific losses at a frequency of 50 Hz and an induction of 1 T, which should not exceed 2.5–4 W/kg. To determine local damage to the core, methods of local heating and fixation of overheating sites are used, which should not exceed 45 °C compared to the main part of the magnetic core. In the work, a two-dimensional field mathematical model of a charged magnetic circuit is developed. This makes it possible to carry out electromagnetic calculations in a near-real magnetic conductor, taking into account the variability of magnetic permeability, hysteresis, and the interaction of currents in adjacent plates of the magnetic conductor with each other, the so-called "proximity effect".On the basis of the developed models, graphs of current distribution and distribution of magnetic induction in one, two and three sheets were obtained. The resulting graphs show how the effect of current displacement increases with increasing frequency, where at a frequency of 100 kHz the magnetic induction density in the middle of the sheet goes to zero. The results of the research confirm the correctness of the model development in comparison with the classical calculation models also given, which allows them to be used for further research of high-frequency processes in charged magnetic circuits of electric machines.Документ Відкритий доступ Development of control algorithms for magnetoelectric generator with axial magnetic flux and double stator based on mathematical modeling(Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2022) Ostroverkhov Mykola; Chumack Vadim; Falchenko Maksym; Kovalenko MykhailoThe object of this research is electromechanical processes in a generator with an axial magnetic flux and a double stator and an additional non-contact excitation winding operating as part of autonomous electric power systems. The power of the additional excitation system is about 2 % of the generator power. The presence of an additional non-contact winding, which is powered by direct current, makes it possible to control the generator voltage by changing the excitation current. This resolves the task to stabilize the output voltage of the generator with permanent magnets when the load and shaft speed change. This paper reports the construction of a three-dimensional field axisymmetric mathematical model of the generator under study, which has made it possible to calculate and investigate its characteristics and parameters, in particular the magnitude of magnetic induction in all structural elements. The model built takes into account the influence of finite effects, magnetic scattering fields, and the radial axial nature of the closure of the main magnetic flux and the magnetic flux of the additional excitation winding. The use of a structure with a double stator makes it possible to more efficiently utilize the usable volume of the generator and to increase its power. A mathematical model of the generator in the d-q coordinate system was built, which has made it possible to synthesize algorithms for controlling the automatic voltage stabilization system of the generator voltage under conditions of change in load and shaft speed. Control algorithms were developed on the basis of the concept of inverse dynamics problems in combination with minimizing local functionalities of instantaneous energy values, which ensures that the system is robust when changing generator parameters and that regulators are implemented in a simple way, due to the lack of differentiation operations. Based on the models built and algorithms developed, the quality of control of the generator's output voltage when the load and frequency of the generator change was investigated by modeling in the MATLAB/Simulink environment. When setting a jump in the rated load and changing the rotational speed within ±15 % of the rated value, the automatic stabilization system provides astatic voltage control at a given level of 48 V. The results can be practically used in the design of autonomous electric power systems with high energy conversion efficiency, in particular wind turbines and hydraulic units.Документ Відкритий доступ Voltage stabilization of a controlled autonomous magnetoelectric generator with a magnetic shunt and permanent magnet excitation(Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021) Chumack, Vadim; Bazenov, Volodymyr; Tymoshchuk, Oksana; Kovalenko, Mykhailo; Tsyvinskyi, Serhii; Kovalenko, Iryna; Tkachuk, IhorThe paper presents the results of testing and research of the characteristics of a controlled autonomous magnetoelectric synchronous generator with a magnetic shunt. Structurally, the studied generator is a modified asynchronous machine in which the rotor is made with permanent magnets and an additional system in the form of a magnetic shunt. By adjusting the winding current of the magnetic shunt, the output voltage of the generator is regulated. The following characteristics were investigated: the no-load characteristic during operation with permanent magnets and when the winding current of the magnetic shunt changes with forward and reverse polarity. Also, the external char acteristic for active and active-inductive loads; the control characteristic when the load current changes at a constant generator voltage. Analysis of the obtained characteristics makes it possible to determine the limits of regulation of the external characteristic, which is ≈40 % relative to the main magnetic flux. The obtained regulation depth allows maintaining the stability of the external characteristic for power factors not exceeding 0.9, which is the usual passport value for autonomous power plants based on synchronous generators. Comparison of the data of research conducted on the experimental setup shows sufficient convergence for engineering and practical tasks. The maximum quantitative difference is 9.3 %, which suggests the adequacy of the previously developed mathematical model. The control characteristic, constructed experimentally at constant generator voltage, is the control law of the magnetic shunt winding for the studied generator. The investigated version of a synchronous generator with a magnetic shunt should be used for autonomous power plants, renewable energy systems, and autonomous power supply systemsДокумент Відкритий доступ Управление магнитоэлектрическим генератором с аксиальным потоком(Інститут електродинаміки НАН України, 2016) Чумак, В. В.; Монахов, Е. А.У статті запропоновано конструкцію магнітоелектричного генератора з аксіальним потоком особливої конструкції, спроектованої для управління робочим потоком і, як наслідок, зовнішньою характеристикою генератора. Конструкцію було досліджено за допомогою тривимірної польової математичної моделі з використанням сучасних програм. За результатами моделювання було виготовлено та випробувано магнітоелектричну машину з аксіальним потоком. Результати дослідів показали відповідність польової моделі. Також було спроектовано та досліджено схему для управ ління зовнішньою характеристикою на базі Arduino Uno за допомогою широтно-імпульсної модуляції керуючої напруги. Бібл. 6, рис. 5.Документ Відкритий доступ Мathema thical modeling of a synchro nous generator with combined excitation(Український державний університет залізничного транспорту, ПП «Технологічний центр», 2020) Chumack, Vadim; Tsyvinskyi, Serhii; Kovalenko, Mykhailo; Ponomarev, Alexej; Tkachuk, Ihorнтерес представляють генератори класичної кон струкції – із циліндричним статором та ротором. Це обу мовлено тим, що дана конструкція є найбільш розповсюд женою, простою та технологічною. Результатом розробки таких електричних машин є можливість створення об’єд наної серії асинхронних двигунів та магнітоелектричних синхронних машин. В цих машинах заміна КЗ ротора на ротор з постійними магнітами та керованим робочим магнітним потоком перетворює асинхронну машину в магнітоелектричну синхронну. Всі існуючі генератори із постійними магнітами мають головний недолік: практич но відсутня можливість регулювання вихідної напруги та в окремих випадках потужності. Це особливо актуально для автономних енергосистем. Відомі методи регулюван ня вихідної напруги призводять до підвищення вартості, зниження надійності, погіршення вагогабаритних показ ників. Розроблено тривимірну польову математичну модель магнітоелектричного синхронного генератора із постій ними магнітами. Модель реалізована методом скінченних елементів в програмному пакеті COMSOL Multiphysics. Показано розподіл електромагнітного поля в активній зоні генератора при управлінні і без нього. Розраховано вплив струму управління в підмагнічуючій обмотці на зовнішні характеристики генератора при різному коефі цієнті потужності навантаження. За допомогою розро бленої моделі синтезовано закон управління струмом в підмагнічуючій обмотці при зміні навантаження в широ ких межах. Отримані результати показують, що існує можли вість регулювання вихідної напруги генератора з постій ними магнітами з допомогою використання додаткової підмагнічуючої обмотки. Обмотка виконує роль електро магнітного шунта для основного магнітного потоку, який створюють постійні магніти. Аналіз результатів пока зав, що існує можливість в широких межах регулювати вихідну напругу генератора із постійними магнітами в межах – 35 %, +15 %Документ Відкритий доступ Частотні характеристики електричних машин зі всипними обмотками при тепловологому старінні(Таврійський державнийагротехнологічний університетім. Д. Моторного, 2019) Чумак, В. В.; Монахов, Є. А.; Вишневський, О. В.; Стулішенко, А. С.Експлуатація електричних машин з пошкодженнями в силовому електричному ланцюзі статора двигуна призводить до асиметрії заряду фазного струму двигуна, збільшення втрат нагріву в окремих фазах, виникнення змінних складових електромагнітного моменту і споживаної потужності. Обмотка статора електродвигуна складається з декількох статорних стрижнів і лобових частин. Завдяки складній структурі обмотки і сталевому сердечнику загасання і спотворення імпульсу, що передається через обмотку, є складними і залежними від частоти. Аналіз, представлений у цій главі, може бути застосований до інших обертових машин, таких як двигуни низької напруги. В даній статті представлено аналіз частотних характеристик низьковольтних електричних машин зі всипними обмотками з урахуванням процесів послідовної руйнації ізоляційної конструкції впливом тепло-вологих циклів. Показано, що частотні характеристики можуть бути узагальненим параметром стану ізоляції в умовах періодичного відстеження якості ізоляції при регламентних ревізіях. Доведено, що частотні характеристики, які зняті в режимах холостого ходу та короткого замикання мають діагностичні ознаки рівня руйнації ізоляції при зволоженні, які полягають в зміщенні екстремумів характеристик в область більш низьких частот, а також зменшення площі під кривою між мінімальними і максимальними екстремумами характеристики.Документ Відкритий доступ Порівняння синхронних машин гібридного збудження з машинами магнітоелектричного та електромагнітного збудження(Таврійський державний агротехнологічний університет ім. Д. Моторного, 2019) Чумак, В. В.; Монахов, Є. А.; Стулішенко, А. С.Синхронні машини з магнітоелектричним та електромагнітним збудженням отримали широке застосування в якості двигунів та генераторів в різноманітних сферах експлуатації в залежності від поставлених задач. Машинам з електромагнітним збудженням притаманні широкі регулювальні властивості, в той час як машини зі збудженням від постійних магнітів мають високі питомі показники та надійність, однак у них відсутня можливість регулювання основного магнітного потоку. Аналіз існуючих методів регулювання магнітного потоку, які розглянуті у вітчизняних наукових джерелах показав неефективність даних методів. Аналіз зарубіжних наукових джерел показав широкий інтерес до машин з гібридним збудженням, які є проміжною ланкою між класом машин з магнітоелектричним та електромагнітним збудженням. По суті, машини з гібридним збудженням об’єднують два типи збудження: збудження від постійних магнітів та обмотки збудження. В даній статті представлено порівняння машин різного типу збудження, а саме: проведено аналіз існуючих серійних машин діапазону потужностей з електромагнітним, магнітоелектричним та гібридним збудженням по критеріям питомої потужності та коефіцієнту корисної дії. Розрахунок машин з гібридним збудженням проведено на основі відомих методик розрахунку машин зі збудженням від постійних магнітів та залученням чисельних методів розв’язання електромагнітних рівнянь поля. Завдяки польовому аналізу було розраховано низку машин з гібридним збудженням потужністю до 75 кВт та проведено їх порівняння з відомими серійними машинами. Встановлено доцільне використання машин з гібридним збудженням при забезпеченні регулювання магнітного потоку в межах до 40% в порівнянні з машинами інших типів збудження.Документ Відкритий доступ Research of high-frequency remagnetization model in laminated magnetic cores of electromechanical and electromagnetic energy converters(TECHNOLOGY CENTER PC, 2023-10-15) Chumack, Vadim; Tymoshchuk, Oksana; Kovalenko, Mykhailo; Bazenov, Volodymyr; Ihnatiuk, Yevhen; Stulishenko, AndriiThe object of research in the work is charged magnetic conductors of electric machines and transformers. Laminated magnetic wire together with windings are important active parts of electric machines that participate in electromechanical energy conversion. The reliability of the entire machine is mainly determined by the actual condition of the inter-sheet insulation. Violation of the insulation causes parasitic eddy current circuits, which increases the specific losses, and also significantly affects the additional heating of the magnet wire and winding. The normative method for determining the quality of the charged core is the assessment of specific losses at a frequency of 50 Hz and an induction of 1 T, which should not exceed 2.5–4 W/kg. To determine local damage to the core, methods of local heating and fixation of overheating sites are used, which should not exceed 45 °C compared to the main part of the magnetic core. In the work, a two-dimensional field mathematical model of a charged magnetic circuit is developed. This makes it possible to carry out electromagnetic calculations in a near-real magnetic conductor, taking into account the variability of magnetic permeability, hysteresis, and the interaction of currents in adjacent plates of the magnetic conductor with each other, the so-called "proximity effect". On the basis of the developed models, graphs of current distribution and distribution of magnetic induction in one, two and three sheets were obtained. The resulting graphs show how the effect of current displacement increases with increasing frequency, where at a frequency of 100 kHz the magnetic induction density in the middle of the sheet goes to zero. The results of the research confirm the correctness of the model development in comparison with the classical calculation models also given, which allows them to be used for further research of high-frequency processes in charged magnetic circuits of electric machines.Документ Відкритий доступ Design of a multilink system for calculating high-frequency processes in electric machines with mesh windings(TECHNOLOGY CENTER PC, 2023-09-20) Chumack, Vadim; Kovalenko, Mykhailo; Tymoshchuk, Oksana; Stulishenko, Andrii; Ihnatiuk, YevhenThis study considers the design of a multi-link high-frequency circuit for calculating defective and defect-free insulation of mesh windings in order to increase the operational reliability of general-purpose electric machines. The object of research is mesh windings of electric machines. The problem to be solved: increasing the operational reliability of electric machines with general-purpose mesh windings by analyzing and modeling defects. The research results make it possible to model defects for the analysis of the state of insulation of electric machines with mesh windings. Special attention in the research was paid to induction motors with a worn-out resource, in particular, 4A80A4 UZ engine. The analysis includes phase-to-body capacitance, winding inductance, eddy current impedance, and winding impedance. Under the WN mode, a decrease in the impedance of the winding section from 3 % to the short-circuit mode was simulated; accordingly, the resonance frequencies for each case of 3 % were determined – 73990 Hz, short-circuit – 74450 Hz, as well as the corresponding input impedances 8938.7 and 8082.5. The corresponding voltage resonances and current resonances were also determined. Appropriate results were also given for the WG scheme. The results reported here relate to the design of the scheme and the research on the defects of the mesh winding. This contributes to the analysis of the state of insulation of mesh windings. The numerical data (resonant frequencies and input impedances) allow a better understanding of the behavior of windings in different states and degrees of defects. Given the research findings, it is possible to better identify and analyze potential defects in mesh windings, which in turn contributes to increasing the reliability of electric machines. The results of this study could be used in the field of diagnosis, service, and maintenance of electric machines with mesh windings.Документ Відкритий доступ Дослідження фізичних процесів ушкодження демпферної системи ротора синхронних машин(Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2021) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр Анатолійович; Татарінов, Костянтин МихайловичДокумент Відкритий доступ Моделювання нагріву і термомеханічних напружень в асинхронному двигуні потужністю 2500 кВт при появі статичного ексцентриситета(ПрАТ "Укргідроенерго", 2021) Гераскін, Олександр Анатолійович; Цивінський, Сергій Станіславович; Дубчак, Євген Михайлович; Нестеренко, Денис СергійовичДокумент Відкритий доступ Моделювання термомеханічних напружень в демпферній обмотці капсульного гідрогенератора при появі ексцентриситету ротора(ПрАТ "Укргідроенерго", 2020) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр Анатолійович; Татарінов, Костянтин МихайловичДокумент Відкритий доступ Вплив ексцентриситету ротора на демпферну обмотку капсульного гідрогенератора потужністю 23 МВА(ПрАТ "Укргідроенерго", 2020) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичДокумент Відкритий доступ Вплив режимних і експлуатаційних факторів на демпферну систему ротора явнополюсної синхронної машини(Технічна електродинаміка, Інститут електродинаміки НАН України, 2021) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичДокумент Відкритий доступ Нагрів ротора турбогенератора за наявності дефектів обмотки ротора і форсуванні струму збудження(Електротехніка і Електромеханіка, 2020) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичДокумент Відкритий доступ Дослідження температурного поля і термомеханічних напружень в роторі асинхронного двигуна при ушкодженні короткозамкненої обмотки ротора(Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2018) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичМетодами математичного моделювання досліджено температурне поле і термомеханічні напруження в роторі асинхронного двигуна при ушкодженні короткозамкненої обмотки ротора. Показано, що при таких характерних ушкодженнях обмотки ротора як розриви стержнів ротора або сегментів короткозамикаючих кілець, виникає нерівномірний розподіл струмів і нагрів елементів обмотки, що призводить до появи в ній несиметричних термомеханічних напружень. Причина виникнення зазначених напружень полягає в різних величинах лінійного подовження окремих стержнів ротора внаслідок різного їх нагріву. Це прискорює подальшу руйнацію ушкодженої обмотки ротора і може призводити до швидкого виходу асинхронного двигуна з ладу.Документ Відкритий доступ Дослідження напружено-деформованого стану ротора турбогенератора при ушкодженні сталі(Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2019) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичДосліджуються механічні напруження і деформації в сталі ротора турбогенератора при появі тріщин в зоні центрального отвору і в зоні малого зубця ротора в тривимірній постановці. За результатами досліджень визначено, що найбільші механічні напруження виникають в зоні навколо внутрішньої поверхні центрального отвору ротора турбогенератора, тріщини в цій зоні глибиною близько 10 мм можуть призвести до руйнації ротора турбогенератора.Документ Відкритий доступ Вплив ушкоджень короткозамкненого ротора асинхронного двигуна на електромагнітний момент(Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, 2014) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичУ статті досліджено вплив пошкоджень стержнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна на його електромагнітний момент. Розроблено польова математична модель асинхронного двигуна, який має пошкоджені стержні ротора. Показано, що при пошкодженні стержнів короткозамкненого ротора асинхронного двигуна змінюється величина і характер електромагнітного моменту. При пошкодженні стержнів ротора середнє значення моменту зменшується і з'являється змінна складова моменту, яка пульсує з частотою ковзання. Із збільшенням кількості пошкоджених стержнів постійна складова моменту значно зменшується, а змінна складова моменту збільшується. При збігу частот коливань робочого механізму і низькочастотних коливань моменту пошкодженого двигуна, може виникнути негативне явище механічного резонансу. Поява змінної складової електромагнітного моменту асинхронного двигуна можна використовувати як діагностична ознака, який свідчить про пошкодження стержнів ротора.Документ Відкритий доступ Вибрационная диагностика дефектов роторов асинхронных двигателей на основе диагностических признаков и коэффициентов(ПАТ «Укргідроенерго», 2014) Васьковский, Юрий Николаевич; Гераскин, Александр АнатольевичВ статье представлены результаты математического моделирования и анализа вибровозмущающих сил в короткозамкнутых асинхронных двигателях при наличии дефектов ротора. Целью исследования является обоснование методологии вибрационной диагностики дефектов роторов короткозамкнутых асинхронных двигателей на основе системы диагностических признаков и коэффициентов.Документ Відкритий доступ Температурне поле синхронної машини при короткому замиканні витків обмотки збудження(ПАТ «Укргідроенерго», 2017) Васьковський, Юрій Миколайович; Гераскін, Олександр АнатолійовичЗа допомогою методів математичного моделювання досліджено розподіли температури і градієнта температури в явнополюсному синхронному генераторі при номінальному навантаженні. В статті визначено елементи конструкції, в яких температури і температурні градієнти мають найбільші значення. Досліджено вплив короткого замикання частини витків обмотки збудження на температуру елементів статора і ротора. При виникненні короткого замикання в обмотці збудження підвищення температури обмоток статора і ротора приблизно пропорційне кількості ушкоджених витків обмотки збудження.