Компьютерное моделирование реактивной вентильно-индукторной электрической машины

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_

«Здравоохранение Башкортостана», 2009. - 140 с.

3. Кабашов, В.Ю. Совершенствование конструкции крепления проводов к штыревым изоляторам на сельских ВЛ 6-10 кВ / В.Ю. Кабашов, Ф.Х. Усманов // Энергетик. - 2006. - № 3. - С. 25-26.

4. Кабашов, В.Ю. Повышение надежности крепления провода к штыревому изолятору на ВЛ 6-10 кВ / В.Ю. Кабашов // Электрификация сельского хозяйства: межвузовский научный сборник / Башкирский ГАУ. - Уфа, 2008. - Вып. 5. - С. 29-32.

5. Усманов, Ф.Х. О схлестывании проводов сельских линий 6-10 кВ / Ф.Х. Усманов, В.Ю. Кабашов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1981. - № 6. - С. 31-32.

6. Кабашов, В.Ю. Влияние параметров пролета на аварийные отключения сельских ВЛ 6-10 кВ при воздействии ветра / В.Ю. Кабашов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2014. - № 4, Т. 10. - С. 52-57.

7. Усманов, Ф.Х. О расстоянии между фазными проводами сельских ВЛ 10 кВ / Ф.Х. Усманов, М.Т. Сулейманов, В.Ю. Кабашов // Энергетик. - 1989. - № 6. - С. 22-23.

8. Кабашов, В.Ю. Исследование условий возможного схлестывания проводов сельских ВЛ 6-10 кВ / В.Ю. Кабашов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2013. - № 2, Т. 9. - С. 9-12.

9. А. с. 834386 СССР, МКИ3 G01В5/10. Устройство для измерения сближения проводов при ветре / В.Ю. Кабашов, Р.З. Шайхитдинов (СССР). - № 2815621/25-28; заявл. 07.09.79; опубл. 30.05.81, Бюл. № 20.

10. Кабашов, В.Ю. Экспериментальные исследования крутильных деформаций проводов малых сечений при гололеде / В.Ю. Кабашов, И.В. Вавилова, П.А. Грахов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2013. - № 2 (26). - С. 79-82.

11. Кабашов, В.Ю. Исследование маятниковых колебаний проводов, покрытых гололедными отложениями, при воздействии ветра / В.Ю. Кабашов, М.З. Нафиков // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2015. - № 1. - С. 79-82.

12. Кабашов, В.Ю. Определение формы и размеров гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи / В.Ю. Кабашов // Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК: материалы всероссийской научно-практической конференции (3-5 марта 2009 г.). Часть 1. - Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2009. - С. 261-262.

© Кабашов В.Ю., 2017

УДК 004.94

А.С. Иванов

к.т.н., доцент ФГБОУ ВО СибГИУ И.Ю. Каланчин

аспирант ФГБОУ ВО СибГИУ г. Новокузнецк, Российская Федерация

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКТИВНОЙ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Аннотация

Реактивные вентильно-индукторные электрические машины нуждаются в более детальном изучении. Современное развитие компьютерной техники позволяет с помощью специального набора программного обеспечения создавать компьютерные модели объектов и систем управления для их исследования при проектировании. Используя данные программные продукты можно изучить основные переходные процессы и характеристики веетильно-реактивных машин еще на стадии разработки, не прибегая к созданию опытного

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_

образца.

Ключевые слова

Реактивные вентильно-индукторные электрические машины, быстрое прототипирование,

моделирование, прототип.

Реактивные вентильно-индукторные электрические машины (Switched reluctance motors) являются одним из современных и многообещающих типов электрических машин. Ключевой особенностью конструкции вентильно-реактивных машин является ротор, который состоит из шихтованной стали и освобожден от обмоток и постоянных магнитов. Обмотка возбуждения соединена последовательно и укладывается между диаметрально расположенными зубьями статора. Внешний вид конструкции такой машины показан на рисунке 1.

I

/ • : I •

Рисунок 1 - Внешний вид вентильно-индукторной реактивной машины

Благодаря несложной конструкции такие машины имеют ряд преимуществ, например, простота в производстве, наличие обмоток только на статоре, а, следовательно, низкую стоимость самой машины. Однако помимо преимуществ реактивные вентильно-индукторные машины имеют достаточно серьезные недостатки. Необходима трехфазная или четырехфазная система питания в зависимости от конфигурации электрической машины, обеспечивающая поочередное возбуждение обмоток статора для создания вращающегося электромагнитного поля. К недостаткам также относятся нелинейные характеристики этих машин, высокие пульсации электромагнитного момента и электромагнитного потока.

Для предотвращения этих недостатков необходимо более детально изучить переходные процессы и зависимости характеристик реактивной вентильно-индукторной машины. Однако проектирование и создание опытного образца требует дополнительных ресурсов, что приводит к увеличению затрат. На сегодняшний день существует возможность использования систем быстрого прототипирования для проектирования моделей объектов и систем управления. Оперативное создание прототипов позволяет обеспечить быстрый и менее затратный метод исследования и испытания проекта еще на ранних стадиях разработки.

Для реализации модельно-ориентированного проектирования компания MathWorks предлагает такие основные продукты, как: MATLAB, Simulink, Real Time Workshop, Stateflow и др. MATLAB — это высокоуровневый язык и интерактивная среда для программирования, численных расчетов и визуализации результатов, с помощью которой можно анализировать, создавать и разрабатывать различные алгоритмы, модели и приложения.

Simulink - это графическая среда имитационного моделирования, которая с помощью блок-диаграмм позволяет строить динамические модели, включая дискретные, непрерывные и гибридные, нелинейные и разрывные системы. В библиотеке Simulink в подразделе Simscape имеется блок вентильно-индукторной реактивной машины. Данный блок включает в себя три самые распространенные конфигурации данных

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_

машин: трехфазная 6/4, где 6 и 4 - число зубцов статора и ротора соответственно, четырехфазная 8/6 и пятифазная 10/8. На рисунке 2 изображена блочная схема готового блока вентильно-индукторный машины из библиотеки Simulink.

Рисунок 2 - Блочная схема вентильно-реактивной машины

Диалоговое окно блока Switched reluctance motor (SRM) позволяет выбрать следующие параметры: тип машины, то есть нужную конфигурацию в зависимости от количества питающих фаз и количества зубьев на статоре и роторе; сопротивление статора - сопротивление обмоток постоянному току на каждой фазе; инерция - необходимое значение момента инерции исследуемой машины; коэффициент трения; начальную скорость и позицию ротора, а также время выборки.

Помимо этих параметров есть возможность выбора модели машины: универсальная и специальная.

В специальной модели SRM кривые намагничивания железа машины получены экспериментальным измерением или вычислены методом конечных элементов. Для этого вида модели необходимо наличие файла формата MAT, содержащего значения токов, потокосцепления, а также углов положения ротора. В универсальной модели кривые намагничивания вычисляются в соответствии с указанными значениями индукции в выровненном и не выровненном положениях зуба статора относительно зуба ротора, максимального тока и максимального значения потокосцепления.

I-----------j

Рисунок 3 - Схема питания вентильно-реактивной машины

Для осуществления работы блока SRM необходимо реализовать систему питания, которая будет поочередно возбуждать обмотки статора. При практической реализации такой системы используется датчик положения ротора, который позволяет определять угол положения ротора относительно статора и подавать сигнал на открытие транзистора при определенных углах положения ротора. Схема пиния реактивной вентильно-индукторной машины показана на рисунке 3.

В среде Simulink необходимо проинтегрировать выходную величину угловой скорости и полученное значение умножить на 180/п для определения значения фактического угла. Этот сигнал и будет управлять открытием транзисторов на каждой фазе при указанных углах включения и отключения.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070

Также блок SRM имеет вход TL, с помощью которого можно сымитировать работу машины под нагрузкой. Чтобы проверить работу данной машины под нагрузкой можно установить на вход TL блоки constant или step.

SpEed

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 С

Рисунок 4 - График угловой скорости

Как видно из графика на рисунке 4 построенная вентильная индукторно-реактивная машина не способна поддерживать скорость под нагрузкой. Для обеспечения поддержания скорости необходима дополнительная система управления, которая будет способна учитывать нелинейные характеристики вентильно-реактивных машин.

Список использованной литературы:

1. Однокопылов Г.И. Моделирование вентильно-индукторного электропривода в аварийных режимах работы/ Г.И. Однокопылов, И. А. Розаев// Известия Томского политехнического университета. 2013. №3. С. 138 - 143.

2. Мишин Н.В. Анализ электропривода автономного объекта/ Н.В. Мишин, В.И. Доманов, Д.С. Халиуллов// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. №4(3). С. 600 - 602.

3. Fevzi Kentli. Matlab-Simulink Modelling of 6/4 SRM with Static Data Produced Using Finite Element Method/ Fevzi Kentli, Hüseyin £alik// Acta Polytechnica Hungarica. 2011. №. 6. Р. 23 - 42.

© Иванов А.С., Каланчин И.Ю., 2017

УДК 658.264

Калимуллина Е.Р.

бакалавр, факультет Автоматизации производственных процессов

Научный руководитель: Смородова О.В. доцент, канд. техн. наук, кафедра «Промышленная теплоэнергетика» Уфимский государственный нефтяной технический университет

г. Уфа, Российская Федерация

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Аннотация

Актуальность задачи повышения надежности теплоснабжения требует эффективных методов ее оценки. Представленный подход позволяет получать количественные значения вероятностных показателей надежности систем теплоснабжения. В дальнейшем при развитии теплоснабжения информация о наиболее ненадежных элементах поможет принять оптимальные решения по повышению надежности данных систем.