замикаються між собою без додаткового опору. Але, в протилежність АДКЗР, у АДФР може бути виміряний струм ротора. Це спрощує метод ідентифікації. Сталу часу можна визначити через дискрети струму ротора
. (32)
Аналіз дискретних значень перехідного процесу струму збудження синхронного двигуна (СД) при розімкнутій обмотці статора і нерухомому роторі дозволяє ідентифікувати сталі часу і при стрибку напруги збудження
, (33)
, (34)
де , сталі часу демпферної обмотки та обмотки збудження, коефіцієнт розсіювання обмотки збудження та демпферної обмотки.
Коефіцієнти знаходяться з (16) відповідною підстановкою замість дискрет струму якоря дискрет струму збудження.
Шостий розділ присвячений розробці систем ідентифікації. СІЗ експлуатації і ремонту ЕМС ЕП включає в себе процедуру ідентифікації параметрів. Реалізація цієї процедури може бути виконана у двох напрямках, що розділяються за рівнем інтеграції системи керування електропривода в АКІ. У першому випадку процедура ідентифікації реалізується за допомогою АКІ і існуючої системи керування електроприводом. В таких умовах АКІ підключається до системи керування через блок узгодження. АКІ виконує керування координатами електропривода через систему керування і зняття даних по цих координатах через блок датчиків. У другому випадку процедура ідентифікації виконується в АКІ. Система керування електроприводом реалізується програмно, а керуючий сигнал безпосередньо подається в систему імпульсно-фазового керування (СІФК) вентилів силового блоку живлення. Можливий варіант реалізації цифрової СІФК. Кожен із напрямків розробки систем ідентифікації має свою постановку задач синтезу, які формулюються у розділі.
ЕМС ЕП у першій постановці задачі вважається неперервним об’єктом, тому синтез системи керування електроприводом виконується звичайними методами. Особливістю даної задачі є формулювання алгоритмів керування, що повинна формувати ЕОМ на вході системи керування електроприводом. Сформульовані у розділі алгоритми для систем електропривода КПД, ГД, РНАД, ПЧАД відображають послідовність змін параметрів режиму електропривода, що забезпечують виконання процедур ідентифікації, визначених у роботі.
У другій постановці задачі на ЕОМ програмно реалізується система керування електроприводом, а також збір інформації від датчиків та їх обробка за даним алгоритмом ідентифікації. У цьому випадку ЕОМ знаходиться в каналі регулювання об’єктом. Даний варіант системи ідентифікації може використовуватися в умовах спеціалізованих підприємств або лабораторій, де виконуються випробування електродвигунів. У цьому випадку система ідентифікації будується на основі АКІ, що вміщує в собі ЕОМ, систему регульованого живлення, датчики, блоки сполучення з АЦП і ЦАП, різноманітну апаратуру для вимірювання і захисту. Вирішуються також питання, пов’язані з вибором і використанням систем керування в АКІ. Вибір системи керування для АКІ виконується індивідуально, з урахуванням особливостей підприємства, призначенням і областю використання електропривода, що ідентифікується, задачами ідентифікації, точністю. При виборі пропонується враховувати такі вимоги, що забезпечать алгоритм ідентифікації: можливість незалежного регулювання потоку збудження і напруги, стабілізація кутової швидкості в електроприводі постійного струму; можливість незалежного регулювання частоти і напруги, стабілізація кутової швидкості в частотному електроприводі змінного струму.
Використання ЕОМ в АКІ з цифровим електроприводом не викликає труднощів. Сумісність ЕОМ і електропривода забезпечується на програмному рівні. Використання ж неперервних систем електропривода призводить до необхідності вирішувати проблему сумісності ЕОМ і системи електропривода. Така проблема може бути вирішена за допомогою методики переобладнання неперервних систем на базі ЕОМ. Ідея методу полягає у збігу реакцій неперервної і цифрової систем на одну і ту ж вхідну дію шляхом уведення поправних коефіцієнтів у рівняння стану переобладнаної системи.
У розділі розглянуті питання переобладнання для ЕОМ двозонної системи електропривода постійного струму КПД і асинхронного електропривода за системою РНАД. З використанням методу переобладнання отримані різницеві рівняння, що програмно реалізують систему керування відповідних електроприводів.
Ідентифікація параметрів асинхронного двигуна в системах ідентифікації виконується в режимах холостого ходу зміною амплітудного значення напруги живлення за заданим алгоритмом без контролю якості електромагнітних перехідних процесів. Зміна амплітуди напруги живлення не призводить до суттєвої зміни кутової швидкості двигуна, однак для збільшення точності ідентифікації необхідно виключити можливість виникнення похибки швидкості. Таким чином, постає задача синтезу системи керування амплітудою напруги живлення зі стабілізацією кутової швидкості.
Асинхронний двигун як об’єкт керування має суттєві нелінійності. У випадку, коли регулювання його параметрів, наприклад, кутової швидкості, виконується в невеликому діапазоні відносно певної точки, нелінійності можна лінеаризувати і отримати лінійну модель двигуна.
Виконаний порівняльний аналіз перехідних процесів в неперервній системі керування електроприводом і цифровій, з ланками, що корегують. Аналіз перехідних процесів струму якоря показав, що похибка керування в цифровій системі пов’язана з дискретизацією сигналів керування і зворотних зв’язків. Вже при кроку дискретизації h=0,0025 с (400 Гц) характер перехідних процесів струмів і швидкостей у обох системах, що розглядаються, є достатньо прийнятним. Поправні коефіцієнти наближують перехідні процеси у аналоговій та дискретних системах. З урахуванням того, що в системах ідентифікації не ставляться жорсткі вимоги до параметрів перехідних режимів електропривода, розглянуті алгоритми керування можуть бути використані в алгоритмах ідентифікації.
Ідентифікація параметрів ЕМС ЕП виконується з похибками, що пов’язані з методами ідентифікації, вимірювань і обробки даних. Вплив методів ідентифікації на похибку визначення параметрів електропривода розглядався раніше. В даному розділі формулюються вимоги до АКІ з точки зору підвищення точності ідентифікації, пов’язаної з вимірюванням і обробкою даних.
Виконаний аналіз факторів, що впливають на точність ідентифікації. При цьому розглядалися усталений і динамічний режими. В усталеному режимі використовувались не надлишкова і надлишкова системи рівнянь балансу потужності для розподілу втрат в електричному двигуні. Надлишок інформації в даному випадку можна створити за рахунок: а) забезпечення не надлишкової системи рівнянь балансу потужності і паралельних вимірювань у кожному усталеному режимі; б) забезпечення надлишкової системи рівнянь балансу потужності, паралельні виміри у кожному усталеному режимі роботи електропривода відсутні; в) забезпечення надлишкової системи рівнянь балансу потужності і паралельних вимірювань у кожному усталеному режимі. Вибір того чи іншого варіанту залежить від співвідношення час ідентифікації вартість вимірювань. Самим простим у виконанні є варіант "а)". Варіант "б)", більш складний за реалізацією, дозволяє отримати статистичні характеристики використаної моделі енергетичного балансу, що значно підвищує значимість процесу ідентифікації і дозволяє встановити статистичну похибку ідентифікації. Кількість надлишкових усталених режимів визначається вибраною довірчою вірогідністю і заданим перевищенням параметра, що ідентифікується, над оцінкою стандартної похибки його визначення за допомогою регресійного аналізу. Варіант "в)" є найбільш бажаним, але й найбільш складним у реалізації. Кількість паралельних вимірів і надлишкових усталених режимів визначається аналогічно наведеним вище варіантам.
Проведення паралельних вимірів у динамічних режимах викликає труднощі не тільки через складність реалізації самих режимів, але й через складність синхронізації паралельних вимірів у часі. Тому коефіцієнт надлишку , де N кількість вимірів, мінімально необхідне число вимірів вихідного сигналу, може підвищуватися за рахунок: а) зменшення інтервалу дискретизації при постійному періоді вимірів; б) збільшенні періоду вимірів при постійному інтервалі дискретизації; в) збільшенні періоду вимірів і зменшенні інтервалу дискретизації. Таким чином, постає питання вибору інтервалу дискретизації і часу вимірювання.
Встановлено, що екстраполятор нульового порядку є фільтром, який зменшує похибку оцінки параметру при малих інтервалах дискретизації, а для ідентифікації параметрів при наявності екстраполятора доцільним є використання відносного інтервалу дискретизації менше 0,5.
Для зменшення похибки вимірювань виконано порівняльний аналіз можливих варіантів попередньої цифрової фільтрації даних. Вибраний варіант еліптичної апроксимації шостого порядку.
Визначені вище алгоритми керування електроприводом в АКІ дозволяють отримати масиви даних усталених режимів і перехідних процесів струмів і напруги, а також кутових швидкостей дослідної ЕМС ЕП, достатніх для подальшої процедури ідентифікації потрібних параметрів за допомогою відповідних алгоритмів ідентифікації. Алгоритми ідентифікації передбачають послідовність дій щодо керування електроприводом АКІ і обробкою отриманої інформації. В алгоритмах використані результати теоретичних розробок, що представлені у попередніх розділах. Обробка інформації виконується у пакетному режимі. Спочатку ідентифікуються номінальні параметри двигунів, потім динамічні параметри електропривода. Окремі складові визначених алгоритмів ідентифікації можливо використовувати в режимі реального часу роботи електропривода.
Сформульовані вимоги до АКІ. АКІ реалізується у вигляді апаратної частини і програмного блоку. До апаратної частини відносяться система електропривода, ЕОМ, блок сполучення, датчики та ін. Програмний блок вміщує програмну частину, що безпосередньо підтримує роботу ЕОМ (операційна система) і спеціалізований програмний продукт, що забезпечує взаємодію складових частин АКІ, отримання і обробку інформації. Алгоритми ідентифікації входять у даний спеціалізований програмний продукт, який представлений у вигляді створеного інтерфейсу користувача АКІ. Основними складовими частинами інтерфейсу користувача є програми електронного осцилографа і програмування ЦАП. Програма Oscilloscope призначена для роботи з платою 16-ти розрядного АЦП L-264 під керівництвом ОС WINDOWS 9х. Вона забезпечує введення аналогової інформації (одночасно можливо вводити по 16 каналах із частотою дискретизації до 50 кГц) і наступним опрацюванням її в спеціалізованих математичних програмах. Алгоритми керування АКІ реалізовані у програмі IDK, яка дозволяє виконувати усі операції з 16-ти канальним 16-ти розрядним ЦАП.
Сьомий розділ присвячений практичній реалізації системи ідентифікації. Виконані експериментальні випробування методів ідентифікації і встановлена принципова можливість їх використання. Похибка визначення параметрів рівняння балансу потужності за запропонованими методами коливається від 2% до 10%. Зменшення похибки ідентифікації параметрів асинхронного двигуна можливе шляхом збільшення кількості ітерацій при використанні формули ЕРС у рівнянні балансу потужності. Для прикладу, використання другого наближення для двигуна типу 4АК112L2 призвело до корекції значень активного опору фази статора Ом, втрат у сталі Вт, механічних втрат Вт. Встановлено, що запропонований методологічний підхід є загальним для різних типів електродвигунів і дозволяє визначати і розділяти втрати також для електричних двигунів постійного струму з похибкою, що не перевищує 3,77%.
В результаті експериментальних випробувань методів ідентифікації динамічних параметрів електропривода відпрацьована процедура, яка повинна передбачати отримання миттєвих значень відповідних параметрів режиму у фазах, їх фільтрацію, визначення просторово-часових комплексів і розрахунок допоміжних змінних. Фільтрація повинна забезпечуватися цифровим еліптичним фільтром 6-го порядку з частотою зрізу біля 100 Гц. Частота опитування АЦП обмежується робочою частоти цифрових датчиків струму і напруги, а також рекомендаціями, даними у п’ятому розділі, тобто визначена у 20 кГц. При прийнятих умовах отримання і обробки даних похибка ідентифікації сталої часу коливалась в межах 0,5 ... 7,8 % .
Встановлена можливість уточнювати параметр , отриманий через регресійну модель рівняння балансу потужності режиму холостого ходу електропривода. Коефіцієнтом корекції є співвідношення сталих часу, отриманих за формулами (27) і (28).
За допомогою напівпромислових випробувань в умовах електромашинної лабораторії ВАТ "Дніпропетровський електромеханічний завод" перевірялась працездатність АКІ. Встановлено, що вибір АЦП і ЦАП за кількістю каналів, розрядністю і частотою перетворень відповідає встановленим вимогам. Зроблено висновок про можливість зниження в декілька разів частоти перетворення АЦП, що забезпечить більш ефективну фільтрацію вхідного сигналу, і необхідність збільшення його розрядності для мінімізації похибки перетворення.
Робота комп’ютера з частотою роботи процесора 166 мГц, системою шиною РСІ, оперативною пам’яттю 16 Мбайт задовольняє вимогам швидкодії алгоритмів ідентифікації, плат ЦАП і АЦП при регулюванні і обробці інформації, і може бути прийнятою за базовий варіант.
Встановлені недоліки спеціалізованого пакету обробки сигналів (ПОС) і прийняте рішення на удосконалення створеного спеціалізованого інтерфейсу, призначеного для роботи у операційній системі WINDOWS, що має функції електронного осцилографа, керування електроприводом, спектрального аналізу і фільтрації даних.
Проведені промислові випробування системи ідентифікації параметрів секцій якоря тягового двигуна. Експериментально доведена можливість використання запропонованих методів ідентифікації параметрів секцій якоря. Визначено, що у ручному режимі контроль якості обмоток можна виконувати візуально по відхиленню стрілки вольтметра або тривалості і амплітуді імпульсу розряду конденсатора на екрані монітора. У автоматичному режимі повинен виконуватися гармонійний аналіз перехідного процесу розряду конденсатора на відповідну секцію обмотки якоря.
ЗАГАЛЬНІ Висновки і РЕЗУЛЬТАТИ
У дисертаційній роботі вирішена науково-прикладна проблема розвитку теорії аналітичної ідентифікації з метою створення експрес-методів моніторингу технічного стану електропривода, розробки і впровадження автоматизованого комплексу для їх реалізації. Розвиток теорії полягає у визначенні аналітичних залежностей, що відбивають закономірності взаємозв’язку між параметрами і послідовностями дискретних значень струму і напруги живлення в усталених і динамічних режимах електропривода без навантаження. Впровадження інформаційної системи забезпечення етапів експлуатації і ремонту збільшить період безвідмовної роботи електропривода і зменшить енергетичні і ресурсні витрати, пов’язані з цими етапами.
Наведені у даній дисертаційній роботі дослідження дали змогу зробити такі висновки щодо результатів роботи:
1.
Закономірність взаємозв’язку між складовими втрат потужності та параметрами лінійної регресійної моделі, що описує баланс потужності в режимі холостого ходу електропривода постійного і змінного струму при зміні напруги живлення і постійній кутовій швидкості двигуна, встановлюється через ідентифікацію коефіцієнтів регресійної моделі рівняння балансу потужності. При цьому визначаються коефіцієнт втрату сталі і активний опір кола живлення двигунів постійного і змінного струму. На основі отриманих залежностей і визначених даних встановлюються параметри гілки намагнічування схеми заміщення АД. Визначена експериментально у промислових умовах похибка ідентифікації параметрів рівняння балансу потужності за запропонованим методом коливається від 2% до 10% відносно сертифікованого методу.
2.
Прогнозування навантажувальної здатності електричного двигуна у тривалому і повторно-короткочасному режимі роботи повинно виконуватися на основі розділу втрат в режимі холостого ходу і теплової моделі двигуна. Як базову можна прийняти чотиримасову теплову модель електродвигуна, що дає визначену експериментально похибку прогнозування не більше 5,5% для найбільш поширених типів двигунів постійного і змінного струму. Корекція номінального навантаження електродвигуна у повторно-короткочасних режимах забезпечується використанням відповідного коефіцієнта теплового перевантаження. Час роботи електродвигуна без теплового пробою ізоляції з відомим навантаженням, при якому існує перегрів обмоток, встановлюється за допомогою залежностей довговічності ізоляції від перевищення температури обмотки допустимого значення. У повторно-короткочасному режимі час безвідмовної роботи ізоляції прогнозується з допустимим перегрівом, зменшеним на коефіцієнт теплового перевантаження.
3.
Врахування неякісності напруги живлення та пов’язаних з цим додаткових втрат і ефекту витіснення струму при ідентифікації навантажувальної здатності двигунів забезпечується через розкладання вимірюваних сигналів напруги і струму на певну кількість гармонік і складання балансу потужності для кожної гармоніки. Сумарні втрати від полігармонійного живлення двигуна знаходяться як сума рівнянь балансу потужності усіх гармонік, що розглядаються. Особливостями складання рівнянь балансу потужності для окремих гармонік є розподіл втрат у сталі на втрати на гістерезис і вихрові струми, а також врахування додаткових втрат (поверхневих і пульсаційних) і ефекту витіснення струму за допомогою коефіцієнта Фільда. Збільшення порядку гармоніки збільшує різницю між видами втрат у сталі, а також рівень додаткових втрат і значення активного опору.
4.
Закономірність взаємозв’язку між динамічними параметрами ЕМС ЕП і послідовностями дискретних значень відповідних вихідних координат електропривода встановлена у вигляді загальної рекурентної форми (6), отриманої при східчастому вхідному сигналі напруги на основі дискретних моделей електропривода. Параметри багатомасових ЕМС ЕП з пружними зв’язками і сталі часу при довільній формі напруги живлення визначаються через залежності відносно невідомих параметрів, що отримують з різницевих рівнянь, які відповідають дискретним передатним функціям моделей системи, з підстановкою в ці залежності дискретних значень реальних перехідних процесів.
5.
Ідентифікація динамічних параметрів в електроприводі з ДПСНЗ не дає похибки за рахунок дискретної апроксимації у прийнятих умовах існування дискретних моделей. Функція похибки ідентифікації динамічних параметрів в електроприводі з ДПСПЗ з шунтуванням якоря або обмотки збудження має розрив у певні моменти часу. Розрив зміщується за межі проміжку часу перехідного процесу, який розглядається, відповідним вибором значень опору шунта якоря і обмотки збудження.
6.
Похибка методу ідентифікації динамічних параметрів асинхронного електропривода за отриманими залежностями складає не більше 4%. Питання зниження похибки, яка має систематичний характер, вирішується шляхом використання поправного коефіцієнта у вигляді регресійної моделі. Він є функцією активного опору фази статора і індуктивності гілки намагнічування схеми заміщення асинхронного двигуна. Використання отриманих поправних коефіцієнтів для електропривода діапазону потужності до 100 кВт дозволяє знизити похибку методу ідентифікації до
. При прийнятих умовах отримання і обробки даних експериментальна похибка ідентифікації електромагнітної сталої часу статора коливається в межах 0,5 ... 8,6 % з урахуванням коефіцієнта корекції значення активного опору фази. Коефіцієнтом корекції може бути співвідношення сталих часу, отриманих за двома формами ідентифікації, одна з яких "чутлива" до параметра
.
7.
Порівняння ідентифікованих сталих часу секцій якоря з еталонними при подачі імпульсу напруги з крутим фронтом визначає наявність виткових і корпусних замикань у секціях і перевіряти якість ізоляції обмоток (котушок). Перевагою такої ідеї є використання вже розроблених методів ідентифікації, наприклад, методу ідентифікації електромагнітної сталої часу електропривода з ДПСНЗ.
8.
Результати ідентифікації не залежать від амплітуди стрибка напруги живлення. Для ідентифікації сталих часу достатньо 10–20 дискрет перехідного процесу, а частота опитування повинна бути вище 10 кГц. Для зменшення впливу похибки вимірювань на похибку ідентифікації слід забезпечувати в усталених режимах електропривода надлишкову систему рівнянь балансу потужності з паралельними вимірюваннями на кожному рівні. В динамічних режимах слід зменшувати інтервал дискретизації при вибраному періоді вимірів. Питання вибору періоду дискретизації при незмінному періоді вимірів пов’язане з визначенням дисперсії оцінки параметра відносно дисперсії похибки вимірювань.
9.
Методи синтезу систем керування електроприводом в задачах ідентифікації слід розрізняти в залежності від рівня інтегрування цих систем в АКІ. В одній постановці задачі АКІ підключається до існуючої системи керування електроприводом через блок узгодження і виконує процедури керування електроприводом і зняття даних. В іншій постановці система керування є невід’ємною частиною АКІ і реалізується програмно. Синтез системи електропривода у межах першої задачі виконується класичними методами, а для забезпечення процедури ідентифікації формулюються алгоритми керування електроприводом. У межах другої задачі система керування електроприводом реалізується програмно. Сумісність ЕОМ та електропривода виконується шляхом складання системи різницевих рівнянь відносно керуючих впливів на СІФК вентильного перетворювача і контурів системи керування, що переобладнується для використання з ЕОМ. Можливість використання розроблених алгоритмів керування системами електропривода типу КПД і РНАД в процедурах ідентифікації підтверджена шляхом порівняння перехідних процесів струму і швидкості у неперервній і переобладнаній системах електропривода. Програмна реалізація системи керування електроприводом є найбільш доцільною з точки зору виконання алгоритму ідентифікації, тому що дозволяє виконувати швидкий перехід від програмного керування в розімкнутій системі до програмного керування в замкнутій.
10.
За допомогою експериментальних, напівпромислових і промислових випробувань в умовах кафедри електропривода НГА України, електромашинної лабораторії ВАТ "Дніпропетровський електромеханічний завод", електроремонтної ділянки "Дніпроміськтранс" встановлено, що процедура ідентифікації динамічних параметрів електропривода повинна передбачати отримання миттєвих значень струму у фазах, їх фільтрацію, визначення просторово-часових комплексів і розрахунок допоміжних змінних. Фільтрація повинна забезпечуватися цифровим еліптичним фільтром 6-го порядку з частотою зрізу біля 100 Гц. Частота опитування АЦП обмежується робочою частотою цифрових датчиків струму і напруги.
11.
Встановлено, що впровадження автоматизованих методів ідентифікації в режимах без навантаження та комплексу для реалізації цих методів забезпечує прискорення процедур ідентифікації, зменшення енерговитрат відносно методів з навантаженням, дозволяє вести постійний моніторинг технічного стану ЕМС ЕП. Такий моніторинг зменшує кількість відмов електрообладнання та об’єм пов’язаних з цим енергетичних і ресурсних витрат. Впровадження системи інформаційного забезпечення на основі запропонованих методів автоматизованої ідентифікації на ВАТ "Дніпроважпапермаш" ім. Артема дозволить забезпечити економію експлуатаційних витрат у 52378, 8 гривень на рік. Впровадження АКІ на ВАТ ДЕМЗ замість існуючого вимірювально-діагностичного комплексу дасть річний економічний ефект у процесі виробництва 84972,7 грн., дозволить скоротити експлуатаційні витрати на 70,36%, витрати на електроенергію на 95,4%, на повторний ремонт електродвигунів на 75%, на заробітну плату робітників на 49, 75%.Матеріали дисертаційної роботи у вигляді математичних моделей, алгоритмів, програм, рекомендацій прийняті ВАТ ДЕМЗ, ВАТ "Дніпроважпапермаш" ім.Артема, АОЗТ "Атом", ВО "Індустріал-сервіс".
Основні положення дисертації опубліковані у наступних роботах:
1.
Бешта О.С. Ідентифікація динамічних параметрів системи регулятор напруги – асинхронний двигун // Техническая электродинамика. – 2000. – № 6. – С. 41-43.
2.
Бешта О.С. Метод автоматизованого поділу втрат в асинхронному електроприводі при його іспитах у режимі холостого ходу // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2000. №5. С.38-40.
3.
Бешта О.С. Синтез систем параметричної ідентифікації електромеханічної системи асинхронного електропривода // Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2001. №1. С.41-44.
4.
Бешта А.С. Сравнение методов цифрового моделирования непрерывных систем в задачах управления и идентификации // Науковий вісник Національної гірничої академії України. 2001. – № 1. – С. 3-7.
5.
Півняк Г.Г., Бешта О.С. Дискретні моделі струму електропривода з машиною постійного струму послідовного збудження для задач ідентифікації // Науковий вісник Національної гірничої академії України. 2000. – № 2. – С. 77–80.
6.
Бешта О.С. Використання дискретних моделей двигуна постійного струму послідовного збудження для ідентифікації // Науковий вісник Національної гірничої академії України. 2000. – № 5. – С. 76-79.
7.
Бешта О.С. Вибір інтервалу дискретизації для обробки даних // Науковий вісник Національної гірничої академії України. 2000. – №6. – С.92-95.
8.
Бешта А.С.,Аль-Батайнех Суфьян Махмуд, Желдак Т.А. Определение класса изоляции обмоток двигателей в процессе ремонта // Zeszyty naukowe, NR 112, Elektryka 16, Wydawnictwo Politechniki Zielonogorsk. – 1997. – С. 221-227.
9.
Бешта О.С. Врахування впливу пульсацій випрямленої напруги на точність ідентифікації динамічних параметрів електропривода постійного струму // Вісник Національного університету "Львівська політехніка" “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. 2001. №418. С.9-12.
10.
Бешта А.С. Определение потерь в стали в электрических машинах при их испытаниях // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць.1997.– Вип.2., Ч.1.С. 97-102.
11.
Бешта А.С., Колб А.А. Автоматизация испытаний коммутационной способности машин постоянного тока // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць. 1998. – Вип.1. С. 56-60.
12.
Бешта А.С., Колб А.А. Исследование перегрузочной способности и скорости изменения тока якоря электрических машин после ремонта методом динамического нагружения // Гірнича електромеханіка та автоматика (Національна гірнича академія України): Збірник наукових праць. – 1998. – №1 (60). – С. 80-88.
13.
Бешта А.С., Колб А.А. Прибор для проверки качества обмоток электрических машин импульсным напряжением с применением ЭВМ // Збірник наукових праць Національної гірничої академії України. – 1998. – №3. – Том 6. – С. 217-222.
14.
Бешта А.С. Уравнение баланса мощности для асинхронной машины в режиме холостого хода для определения параметров ветви намагничивания схемы замещения // Гірнича електромеханіка та автоматика (Національна гірнича академія України): Збірник наукових праць. – 1999. – №3 (62). – С. 3-9.
15.
Выбор цифрового фильтра автоматизированного комплекса по паспортизации электрических машин / А.С. Бешта, Т.А. Желдак, Ю.Н. Макуха, А.В. Балахонцев // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць. – 1999. Вип.1. С. 107–111.
16.
Бешта А.С. Використання дискретної моделі струму силового кола електропривода з машиною постійного струму незалежного збудження для ідентифікації електромагнітної та електромеханічної постійних часу // Гірнича електромеханіка та автоматика (Національна гірнича академія України): Збірник наукових праць. 2000. №64. С. 54-56.
17.
Бешта О.С., Воробйов О.А., Балахонцев О.В. Ідентифікація постійних часу кола збудження двигуна постійного струму в складі автоматизованого електропривода // Вісник Харківского державного політехнічного університету. 2000. № 113. – С. 99 -102.
18.
Бешта А.С., Балахонцев А.В. Определение тепловых потерь от гармонических составляющих питающего напряжения в двигателях постоянного тока последовательного возбуждения. // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць. – 2000. Вип.1. С. 157-162.
19.
Бешта А.С. Дискретні моделі струмів електропривода з машиною постійного струму незалежного збудження для задач ідентифікації // Гірнича електромеханіка та автоматика (Національна гірнича академія України): Збірник наукових праць. – 2000. – № 65– С. 105-108.
20.
Бешта О.С. Балахонцев О.В. Аналіз характеристик переустаткованої цифрової системи ідентифікації параметрів електроприводів // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць. 2000. – Вип.2. С. 39-41.
21.
Бешта О.С. Синтез систем параметричної ідентифікації електромеханічної системи електропривода постійного струму // Збірник наукових праць Національної гірничої академії України. 2000. № 10. С.189-195.
22.
Бешта А.С., Воробьев А.А., Желдак Т.А. Проверка теплового режима привода переменного тока с помощью моделирования // Вісник Харківського державного політехнічного університету. Спеціальний випуск. – 1998. – С. 212-216.
23.
Воробьев А.А., А.С. Бешта, Желдак Т.А. Экспериментальное разделение потерь в асинхронном электроприводе по методике холостого хода // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Специальный выпуск. – 1998. С. 229-231.
24.
Бешта А.С., Желдак Т.А. Определение потерь в стали асинхронного двигателя по методике холостого хода // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць.– 1998. – Вип.1. С. 54-56.
25.
Бешта А.С. Применение регрессионного анализа для разделения потерь в электроприводе при его испытаниях в режиме холостого хода // Гірнича електромеханіка та автоматика (Національна гірнича академія України): Збірник наукових праць. – 1999. – №3 (62). – С. 9-14.
26.
Определение параметров схемы замещения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором по переходному процессу в обмотке статора / А.С. Бешта, Ю.В. Куваев, Т.А. Желдак, Ю.Н. Макуха, А.В. Балахонцев // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць. Вип.1. 1999. С. 112-115.
27.
Бешта А.С., Желдак Т.А., Балахонцев А.В. Линеаризация механической характеристики асинхронного двигателя // Науковий вісник Національної гірничої академії України. 2000. №6. С. 99-102.
28.
Ідентифікація динамічних параметрів синхронного двигуна / О.С. Бешта, О.В. Балахонцев, С.С.Худолій // Проблеми створення нових машин і технологій (Кременчуцький державний політехнічний інститут): Збірник наукових праць. Вип.1 (10). 2001. С. 360-361.
29.
Патент України №335003А, МПК 6Н 02К. Спосіб визначення меж зони безіскрової роботи колекторних електричних машин постійного струму / Іванов О.Б., Бешта О.С., Колб А.А. №99031184; Заявлено 03.03.1999; Опубл. Бюл.№1, 2001.
30.
Патент України №33736А, МПК 6G 01R 31/14. Спосіб контролю виткової ізоляції обмоток електричних машин і апаратів і пристрій для його здійснення / Бешта О.С., Желдак Т.А., Макуха Ю.М. № 99031752; Заявлено 30.03.1999; Опубл. Бюл.№1, 2001.
31.
Воробьев А.А., Бешта А.С., Аль-Батайнех Суфьян Махмуд. Определение нагрузочной способности двигателя постоянного тока после ремонта // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: Труды конференции. Харьков: Основа. 1996. – С. 190-192.
32.
Бешта А.С., Куваев Ю.В., Аль-Батайнех Суфьян Махмуд. Определение потерь в асинхронном двигателе после ремонта // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: Труды конференции. Харьков: Основа. – 1996. – С. 192–194.
33.
Бешта А.С., Желдак Т.А. Применение современных технологий в архитектуре комплекса по паспортизации асинхронных машин // Докл. науч.-техн. конф. "Современные технологии экономичного и безопасного производства и использования электроэнергии". – Днепропетровск. 1997. С.91 95.
34.
Воробьев А.А., Бешта А.С., Желдак Т.А., Аль-Батайнех Суфьян Махмуд Устройство по паспортизации двигателя постоянного тока после ремонта в режиме холостого хода // Докл. науч.-техн. конф. "Современные технологии экономичного и безопасного производства и использования электроэнергии". – Днепропетровск. 1997. С.101 104.
35.
Бешта А.С. Паспортизация электродвигателей для решения задач диагностики в системах электропривода // Докл. науч.-техн. конф. "Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика". Харьков: Основа. - 1997. - С.328-330.
У роботах, написаних у співавторстві, дисертантові належить: у [11 13, 29, 30] внесок авторів рівнозначний; у [15] теоретичний аналіз роботи цифрових фільтрів; у [5] отримання дискретної моделі і формул, що її описують; у [17] теоретичне обґрунтування методу ідентифікації і виведення рекурентних формул для ідентифікації сталих часу; у [8, 18, 22, 24, 26 28, 31 34] ідея, постановка наукових задач і теоретичне обґрунтування методів; у [23, 32] структура комплексу і вимоги до його складових частин.
Анотація
Бешта О.С. Ідентифікація параметрів електропривода в задачах енерго- і ресурсозбереження (розвиток теорії, розробка і впровадження). Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 Електротехнічні комплекси і системи. Національна гірнича академія України, Дніпропетровськ, 2001.
Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної проблеми розвитку теорії аналітичної ідентифікації з метою створення експрес-методів моніторингу технічного стану електропривода, а також розробці і впровадженню автоматизованого комплексу для їх реалізації. Впровадження методів і засобів автоматизованої ідентифікації параметрів електропривода збільшить період його безвідмовної роботи і зменшить енергетичні і ресурсні витрати, пов’язані з експлуатацією і ремонтом.
Автоматизовану ідентифікацію номінальних параметрів запропоновано виконувати на основі аналізу балансу потужності системи у цьому режимі з урахуванням втрат у сталі і додаткових втрат, пов’язаних з системою живлення, та теплової моделі електромеханічного перетворювача. Інші параметри системи електропривода ідентифікуються в автоматизованому комплексі за допомогою загальних рекурентних форм, отриманих з дискретних моделей системи з підстановкою в них даних динамічних режимів без навантаження.
Ключові слова: електромеханічна система, електропривод, двигун постійного струму, асинхронний двигун, ідентифікація, дискретні моделі, цифрове керування, системи керування, вимірювально-діагностичний комплекс, діагностика, експериментальні дослідження.
АННОТАЦИЯ
Бешта А.С. Идентификация параметров электропривода в задачах энерго- и ресурсосбережения (развитие теории, разработка и внедрение). Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.09.03 Электротехнические комплексы и системы. Национальная горная академия Украины, Днепропетровск, 2001.
Диссертация посвящена решению научно-практической проблемы развития теории аналитической идентификации с целью создания экспресс-методов мониторинга технического состояния электропривода, а также разработке и внедрению автоматизированного комплекса для их реализации. Внедрение методов и средств автоматизированной идентификации параметров электропривода увеличит период его безотказной работы и уменьшит энергетические и ресурсные затраты, связанные с эксплуатацией и ремонтом.
Идея работы состоит в разработке и использовании методов идентификации параметров электропривода, поддающихся автоматизации с использованием ЭВМ без сопряжения электродвигателя системы с нагрузочной машиной.
Идентификацию номинальных параметров предложено выполнять на основе анализа энергетического баланса системы в этом режиме с учетом потерь в стали и дополнительных потерь, связанных с системой питания, и тепловой модели электромеханического преобразователя. При этом уравнение баланса мощности в электрическом двигателе рассматривается как уравнение линейной регрессии, где неизвестными коэффициентами являются активное сопротивление силовой цепи, коэффициент потерь в стали, механические потери. На основе разделения потерь предложенным методом баланса мощности и тепловой модели двигателя получены зависимости для идентификации номинальной нагрузки , КПД, коэффициента мощности.
Другие параметры системы электропривода (постоянные времени, индуктивности) идентифицируются на основе данных динамических режимов без нагрузки. Синтезированы ее дискретные модели и получены уравнения для анализа переходных процессов токов и напряжений в силовых цепях. Получены теоретические зависимости идентифицируемых параметров электромеханической системы электропривода относительно измеренных тока и напряжения, а также конструктивных параметров двигателя. Формулы позволяют идентифицировать: постоянные времени якорной цепи и обмотки возбуждения с учетом и без учета вихревых токов, электромеханическую постоянную времени электропривода постоянного тока с двигателем независимого и последовательного возбуждения; электромагнитные и электромеханические постоянные времени асинхронного электропривода с короткозамкнутым и фазным ротором; моменты инерции, коэффициенты упругости и вязкого трения, существенные нелинейности многомассовой электромеханической системы электропривода.
Теоретически обоснована и практически подтверждена в промышленных условиях возможность идентификации параметров секций обмоток двигателей на стадиях электроремонта и предупредительных мероприятий предложенным методом идентификации. Сравнение идентифицируемых постоянных времени секций с эталонным значением позволяет выявлять межвитковые замыкания и замыкания на корпус.
Методом моделирования подтверждена возможность использования полученных формул для идентификации параметров электромеханической системы электропривода в динамических режимах без нагрузки.
Сформулированы требования к системе автоматизированной идентификации параметров электромеханических систем электропривода, разработаны законы программного управления электроприводом в процессе идентификации и алгоритмы программной реализации системы управления автоматизированной системы идентификации и программное обеспечение.
Изготовлены экспериментальный и полупромышленный комплексы для идентификации параметров систем электропривода. В результате их экспериментальных исследований доказана целесообразность использования предложенных методов идентификации. Статистическая обработка результатов испытаний измерительно-диагностического комплекса в составе ЭВМ, датчиков и блока сопряжения показала, что ошибка в идентификации параметров составляет 2...10% в различных опытах в сравнении с традиционными методами диагностики.
Разработаны методики испытаний двигателей постоянного тока и асинхронных в составе электропривода в условиях эксплуатации, а также в измерительно-диагностическом комплексе для идентификации. Основные результаты работы нашли промышленное использование.
Ключевые слова: электромеханическая система, электропривод, двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель, идентификация, дискретные модели, цифровое управление, системы управления, измерительно-диагностический комплекс, диагностика, экспериментальные исследования.
ABSTRACT
Beshta O.S. Electric drives parameters identification in problems of energy and resources saving (theory development, elaboration and introduction). – Manuscript.
Doctor of Science Degree thesis work on speciality 05.09.03 Electrotechnical complexes and systems. National Mining University of Ukraine. Dnepropetrovsk, 2001.
Thesis is devoted to the development of the analytic identification theory. The goal is elaborate express methods of electric drives technical state monitoring and automatic electric drives identification system. It is proven that the introduction of automatic identification methods and principles increases trouble-free work period, decreases energetic losses and costs for repair.
The nominal parameters identification method, based on the energy balance analysis of the system, working in a no-load run mode, is proposed. The electromechanical transformer thermal model and auxiliary iron magnetic losses, connected with the feeding system, are considered. Other electric drives parameters are identified in automatic complex using general recursive equations, that describe systems discrete models, and analysis data on the transient current and voltage processes in the power circuits.
Key words: electromechanical system, electric drive, DC motor, asynchronous motor, identification, discrete models, digital control, control systems, diagnostic complex, diagnostic, experimental research.