INFLUENCE OF NON-STATIONARY ELECTROMAGNETIC PROCESSES ON ELECTROMECHANICAL PARAMETERS IN A SYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE

V. V. Zinovkin, M. L. Antonov, Yu. O. Krysan

Abstract


Purpose. Investigation of the influence of sharply variable electric load on non-stationary electromagnetic phenomena and electromechanical processes in a synchronous electric drive.

Methodology. Theoretical and experimental methods of research and analysis of a set of parameters of sharply varying loads of electrotechnological complexes and electromagnetic processes in electrical equipment; physical and analytical methods for obtaining dependencies of the influence of electrotechnical loads on the technical condition, the breakdown of electrical equipment, additional losses and non-stationary electromagnetic phenomena in systems and equipment.

Findings. The calculations of the excess of the oscillatory processes of the synchronous electric drive shaft are performed, which are excited by sharply varying loads, relative to the norms standardized by state standards. Proceeding from the primary requirements of the electric drive and providing normalized oscillations of the motor shaft and increasing requirements to reliability, efficiency and energy consumption per unit of output, the effect of non-stationary electromagnetic processes on the electromechanical parameters of the electric drive was investigated.

Originality.  A mathematical technique is proposed for non-stationary electromagnetic processes in a synchronous electric drive, which allows one to investigate the effect of non-sinusoidal and unbalanced currents and voltages on electromechanical parameters. An engineering technique for estimating the oscillatory function of a shaft is given, depending on the nature of non-stationary electromagnetic processes in a synchronous motor.

Practical value.  An engineering technique for estimating the oscillations of a synchronous electric drive shaft is proposed for non-stationary electromagnetic processes, which lead to an increase in the parameters of normative and technical documentation.


Keywords


non-stationary electromagnetic processes; synchronous electric drive; sharply varying load; mathematical model; mechanical vibrations; normalized indicators

References


Postnikov, I. M. (1960). Proektirovanie elektricheskih mashin. Kiev: Gostehizdat, 234.

Uajt, D. (1964). Elektromehanicheskoe preobrazovanie energii. M.-L.: Jenergija, 240.

Zinovkin, V. V. (2005). Nestacionarnye elektromagnitnye processy v elektrooborudovanii energoemkih elektrotehnologicheskih kompleksov s rezkoperemennym harakterom nagruzki. Radіoelektronіka, Іnformatika, Upravlіnnja, 2, 142 – 148. (in Russian)

Zinovkin, V. V. (2005). Verojatnostnye parametry rezkoperemennyh nagruzok energoemkih jelektrotehnologicheskih kompleksov. Pracі ІED NAN, 1(10), 136–144. (in Russian)

Zinovkin, V., Volkova, O., & Karpenko, V. (2006). Investigation of electrothermic processes in contacts of switching devices under a current load. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 52-57. (in Russian)

Trufanov, I., Metelskiy, V., Bogdanova, L., Krisan, Y., Shabliy, M. (2002). Computer optimization on energy- and save resource expert system parameters of management electrosteel-smelting. Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science IEEE Cat. 02, 542, 207. doi: 10.1109/TCSET.2002.1015924.

Zabolotnyi, A., Fedosha, D., Yatsenko, A., & Kryvoruchenko, N. (2008). Improved method for forming potential of optimal structure of the distribution network. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 74-80.

Bezotosnyy, V. F., Vlasenko, E. V. (2004). Uchet energeticheskikh faktorov pri raschete namagnichennosti ferromagnitnykh materialov. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 13–17.

Zinovkin, V. V., Zaluzhnyj, M. Yu. (2003). Simulation modeling of non-stationary electromagnetic processes and their characteristics using the BOX POWER SUSTEM BOX POWER SUSTEM of the MATLAB package. Problemy povyshenija jeffektivnosti jelektromehanicheskih preobrazovatelej v jelektrojenergeticheskih sistemah, 75–80. (in Russian)

Zaluzhnyi, M. (2009). Simulation of non-stationary electromagnetic processes in the system of electrical supply of energoemic electrotechnological complexes. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 70-73.

Antonov, N. (2008). Predicts ladder vector control stator current in the asynchronous electric drive with a simplified two-tier direct frequency converter. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 37-48.

Kotsur, M. (2014). Features of the of thermal effect impact on the asynchronous motor with the modified pulse control system in conditions of frequent starts. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 32-36. DOI: 10.15588/1607-6761-2014-1-5

Yarymbash, S., Kylymnyk, I., & Yarymbash, D. (2010). Specific determination of equivalent circuit parameters in the furnace loop of the AC graphitizing furnace. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 36-43. DOI: 10.15588/1607-6761-2010-2-6

Lazarev, V., Lazarev, I. (2005). O prichine umen'shenija sil osevoj pressovki obmotok transformatorov pri korotkih zamykanijah. [About the reason of reduction of forces of axial pressing of windings of transformers at short circuits] Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 18-22 (in Russian)

Zinovkin, V., Kulinich, Е. (2009). Modeling of the automated electric drive of the doseter of the technological line of preparation of the gazobeton. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 49-53.

Milyih, V. I., Polyakova, N. V. (2013) An analysis of harmonic composition the AC magnetic field associ-ated with a rotating rotor turbine generator, at idle speed and short circuit modes, Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 5–12. DOI: 10.15588/1607-6761-2013-2-1.

Yarymbash, D., Kotsur, M., Yarymbash, S., & Kotsur, I. (2016). Features of three-dimensional simulation of the electromagnetic fields of the asynchronous motors. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 43-50. DOI: 10.15588/1607-6761-2016-2-5

Postnikov I.M., Schastlivyj G.G. (1972). Rezul'taty i zadachi issledovanija elektromagnitnyh i teplovyh javlenij v koncevyh chastjah mashhnyh turbogeneratorov. Vestnik AN USSR. Naukova dumka, 8, 59-71. (in Russian)

Sugimoto, H., Tamai, S. (1987). Secendary resistance identification of an induction motor applied model reference adaptive system and its characteristics. IEEE Trans. Ind. Appl., 296–303. DOI: 10.1109/TIA.1987.4504905

Islam, M. S., Islam, R., Sebastian, T. (2011). Experimental Verification of Design Techniques of Permanent-Magnet Synchronous Motors for Low-Torque-Ripple Applications. IEEE Trans. Ind. Appl., 88–95. DOI: 10.1109/ECCE.2009.5316068

Islam, M.S., Mir, S., Sebastian, T., Underwood, S. (2005). Design considerations of sinusoidally excited permanent-magnet Machines for low-torque-ripple applications. IEEE Trans. Ind. Appl., 955–962. DOI: 10.1109/TIA.2005.851026

Steven, R. E. (1961). An experimental effective value of the guadratureaaxis synchronous reactance of sunchronous machine. The Institution of electrcal endiners. Paper, 3750, 54-58. DOI: 10.1049/pi-a.1961.0108

Pavljuk, K., Bednarek, S. (1971). Pusk i asinhronnye rezhimy sinhronnyh dvigatelej. M.: Energija, 270.


GOST Style Citations


1. Постников И.М. Проектирование электрических машин. / И.М. Постников; Гостехиздат УССР. – К., 1960. – 234с.

2. Уайт Д. Электромеханическое преобразование энергии. / Д. Уайт, Г. Вудсон; – М.-Л.: Энергия, 1964. – 240с.

3. Зиновкин В.В. Нестационарные электромагнитные процессы в электрооборудовании энергоем-ких электротехнологических комплексов с резкопеременным характером нагрузки / В.В. Зиновкин // Радіоелектроніка, Інформатика, Управління. – 2005. – №2. – С. 142 – 148.

4. Зиновкин В.В. Вероятностные параметры резкопеременных нагрузок энергоемких электротехнологических комплексов / В.В. Зиновкин // ІЕД НАН України. – 2005. – №1(10). – С. 136 – 144.

5. Зиновкин В.В. Исследование электротермических процессов в контактах переключающих устройств при резкопеременной нагрузке / В.В. Зиновкин, О.Г. Волкова, В.В. Карпенко // Електротехніка та електроенергетика. – 2006. – №2. – С.52 – 57.

6. Computer optimization on energy- and save resource expert system parameters of management electrosteel-smelting / I. Trufanov; V. Metelskiy; L. Bogdanova; Y. Krisan // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (IEEE Cat. No.02EX542). Year: 2002. -  p.207.

7. Заболотный А.П. Усовершенствованный метод потенциальной функции для формирования оптимальной структуры распределительных сетей / А.П. Заболотный, Д.В. Федоша, А.А. Яценко, Н.Л. Криворученко // Электротехника и электроэнергетика. – 2008. - № 1. – С. 74 – 80.

8. Безотосный В.Ф. Учет энергетических факторов при расчете намагниченности ферромагнитных материалов / В.Ф. Безотосный, Э. В. Власенко // Электротехника и электроэнергетика. – 2004. - №. 1 – С. 13–17.

9. Зиновкин В.В. Имитационное моделирование нестационарных электромагнитных процессов и их характерных особенностей с использованием ТООL BOX POWER SUSTEM пакета MATLAB / В.В Зиновкин, М.Ю. Залужный // Труды Междун. научн. – техн. конф.: «Проблемы повышения эф-фективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах». – Севастополь. СНТУ. – 2003. С. 75 – 80.

10. Залужный М.Ю. Моделирование нестационарных электромагнитных процессов в системе элек-троснабжения энергоемких электротехнологических комплексов / М.Ю. Залужный // Електротехніка та електроенергетика. – 2009. – №2. – С.70 – 73.

11. Антонов Н.Л. Прогнозирующее релейно-векторное регулирование статорного тока в асинхронном электроприводе с упрощенным двухзвенным непосредственным преобразователем частоты/ Н.Л. Антонов // Електротехніка та електроенергетика. – 2008. – №1. – С.37 – 48.

12. Коцур М.И. Особенности ударного теплового воздействия на асинхронный двигатель с модифицированной системой импульсного регулиро-вания в условиях частых пусков [Текст] / М.И. Коцур // Электротехника и электроэнергетика – 2014. – №1. – С. 32–36. DOI: 10.15588/1607-6761-2014-1-5.

13. Ярымбаш С.Т. Особенности определения параметров эклектической схемы замещения печной петли печи графитации переменного тока. / С.Т. Ярымбаш, И.М. Килимник, Д.С. Ярымбаш // Електротехніка та електроенергетика. – 2010. – №2. – С.36 – 43. DOI: 10.15588/1607-6761-2010-2-6

14. Лазарев В.И. О причине уменьшения сил осевой прессовки обмоток трансформаторов при коротких замыканиях / В.И. Лазарев, ИВ Лазарев // Електротехніка та електроенергетика, 2005 - №1 – С.18-22

15. Зиновкин В.В. Моделирование автоматизированного электропривода дозатора технологической линии приготовления газобетона / В.В. Зиновкин, Э.М. Кулинич // Електротехніка та електроенергетика. – 2009. – №2. – С.49 – 53.

16. Милых В. И. Анализ гармонического состава переменного магнитного поля, связанного с вращающимся ротором турбогенератора, в режиме холостого хода и короткого замыкания [Текст] / В. И. Милых, Н. В. Полякова // Электротехника и электроэнергетика. – 2013. – №2. – С. 5 – 12. DOI: 10.15588/1607-6761-2013-2-1.

17. Ярымбаш Д. С. Особенности трехмерного моделирования электромагнитных полей асинхронного двигателя [Текст] / Д. С. Ярымбаш, М. И. Коцур, С. Т. Ярымбаш, И. М. Коцур // Электротехника и электроэнергетика – 2016. – № 2. – С. 43–50. DOI: 10.15588/1607-6761-2016-2-5.

18. Постников И.М. Результаты и задачи исследования электромагнитных и тепловых явлений в концевых частях мощных турбогенераторов / И.М. Постников, Г.Г. Счастливый // Вестник АН УССР. Наукова думка. – 1972. – №8. – С.59-71.

19. Sugimoto H., Tamai S. Secondary resistance identification of an induction motor applied model reference adaptive system and its characteristics / Н.Sugimoto, S. Tamai // IEEE Trans. Ind. Appl., 1987. – P.296 - 303. DOI: 10.1109/TIA.1987.4504905

20. Islam M. S. Experimental Verification of Design Techniques of Permanent-Magnet Synchronous Motors for Low-Torque-Ripple Applications // IEEE Transactions on Industry Applications, Year: 2011, Volume: 47, Issue: 1; P. 88 - 95. DOI: 10.1109/ECCE.2009.5316068

21. Islam M. S. Design considerations of sinusoidally excited permanent-magnet Machines for low-torque-ripple applications / M.S. Islam; S. Mir; T. Sebastian; S. Underwood // IEEE Transactions on Industry Applications; Year: 2005, Volume: 41, Issue: 4 P.955 -962. DOI: 10.1109/TIA.2005.851026

22. Steven R.E. An experimental effective value of the guadratureaaxis synchronous reactance of sunchronous machine. The Institution of electrcal endiners. paper №3750 s. dec., 1961. – р. 54-58. DOI: 10.1049/pi-a.1961.0108

23. Павлюк К. Пуск и асинхронные режимы синхронных двигателей. / К. Павлюк, С. Беднарек. – М.: Энергия, 1971. – 270 с





DOI: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2017-2-1

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2018 Volodymyr Zinovkin, Mykola Antonov, Yuri Krysan

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:

Editorial office of the the science journal "Electrical Engineering and Power Engineering" ("Electrotechnics and Electroenergetics")

Zaporozhye National Technical University, 

 Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 

Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.

E-mail: rvv@zntu.edu.ua


Reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.