Обзор системных исследований электрических машин в специфических условиях эксплуатации энергоустановок

N M Shaitor

doi:10.22213/2410-9304-2024-2-87-93

Authors

N. M. Shaitor Sevastopol State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-2-87-93

Keywords:

Double-layer rotor, asynchronous motor, modular generator, temperature regime, life cycle

Abstract

The problem of life cycle vulnerability, predetermined by the development stages, operation and modernization of electrical machines due tosize and weight restrictions, dynamic electromagnetic and thermal overloads, possible flooding and changes in ventilation and cooling conditionsis considered. Reducing the weight and size of electric machines implies eliminating passive sections of magnetic circuits and optimizing the ratio of copper and steel. The desire to reduce weight and size indicators and increase energy density entails increased heat generation and temperature loads of structural elements. The increase in operatingtemperatures of modern machines indicates the need to develop mathematical models that account the response of electrical materials and structural elements to the combined thermal and magnetic fieldeffects. Such models are in demand to study the temperature dependence of insulating, magnetic and operating properties of electrical machines when establishing the requiredoperating moderestrictions in order to preserve and extend the life cycle. The criterion for making management decisions aimed at changing operating modes during operation can be maximum loads that limit exceeding the maximum permissible temperatures of the electrical insulationclass used, as well as critical values of induction determined by the temperature dependence of ferromagnetproperties that affect the performance characteristics of electrical machines. Further solution to the problem lies in the creation of digital twins containing complete mathematical and computer simulation models that describe processes in electrical machines, taking into account the temperature dependence of materialphysical properties of structural elements being subjected to thermal, magnetic and electric fields.

Author Biography

N. M. Shaitor, Sevastopol State University

PhD in Engineering, Associate Professor

References

Фролов М. Ю., Дулов И. В. Параметрическая идентификация асинхронной машины в процессе эксплуатации // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2021. Т. 13, № 1 (49). С. 85-96.

Ершов М. С., Феоктистов Е. А. Модели и алгоритмы прогнозирования нагрева асинхронного двигателя при изменении режимов его работы // Электротехника. 2021. № 11. С. 82-90.

Нефедьев А. И., Исаев А. В., Исаева Л. А. Информационная модель асинхронных электромеханических преобразователей // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2021. № 1. С. 40-47. DOI: 10.25791/pribor.1.2021.1236.

Аминов Д. С. Применение программного комплекса Ansys Electronics Desktop для анализа водопогружного гидрогенератора комбинированного возбуждения // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 1 (46). С. 13-18. DOI: 10.18503/2311-8318-2020-1(46)-13-18.

Ганджа С. А., Аминов Д. С., Косимов Б. И. Разработка водопогружного гидрогенератора комбинированного возбуждения для освоения энергии малых и средних рек // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2020. № 34. С. 27-44. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.2.02.

Цифровой двойник погружного электродвигателя на основе методов планирования эксперимента / В. З. Ковалев, Э. И. Хусаинов, Е. С. Балыклов, О. В. Архипова, Р. Н. Хамитов, А. С. Глазырин // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2022. Т. 18, № 2. С. 32-44. DOI: 10.17122/1999-5458-2022-18-2-32-44.

Тягунов М. Г., Шевердиев Р. П. Применение цифрового двойника для исследования и оптимизации локальных гибридных энергокомплексов с генерацией на основе ВИЭ // Энергетические системы. 2022. № 1. С. 60-71. DOI: 10.34031/ES.2022.1.007.

Тягунов М. Г., Шевердиев Р. П. Использование цифрового двойника гибридных энергетических комплексов для оптимизации их параметров и режимов // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 109-118. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-109-118.

Volintiru O.N., Epikhin A.I., Toriia T.G., Modina M.A., Skoda V.V., Ermolenko M.A., Ivanov O.V. Digital twins of ship power plant elements as a tool for complex modeling of technological processes // Эксплуатация морского транспорта. 2023. № 1 (106). С. 198-203.

Отечественная гидронавтика. О главном конструкторе Чернове А.А. URL: http://oosif.ru/biblioteka-gidronavtiki-1?mode=album&album_id=157822301 (дата обращения: 20.11.23).

Овчинников Н. П., Смыслов А. Г. Повышение ресурса секционных насосов главного водоотлива подземного кимберлитового рудника "Удачный" // Вестник машиностроения. 2018. № 9. С. 48-52.

Долганов А. В. Повышение энергоэффективности при эксплуатации комплексов шахтного водоотлива // ГИАБ. 2019. № S9. С. 16-23. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-5-9-16-23.

Мотрич В. Морские вести России. 2022 год: аварийность морского флота. URL: https://morvesti.ru (дата обращения: 27.10.2023).

Олейников A. M., Высоцкий В. Е., Нагирняк А. Ж. Расчетные модели и алгоритмы проектирования асинхронных двигателей с двухслойным ротором // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты: труды XVII Международной конференции. Алушта: Знак, 2018. С. 104-107.

Маилян А. Л., Сагателян М. А., Хангельдян А. Г. Расчет параметров асинхронной машины с массивным ротором из сплава железа и меди // Вестник Национального политехнического университета Армении. Электротехника, энергетика. 2022. № 1. С. 28-41. DOI: 10.53297/18293328-2022.1-28.

Магнитные свойства композиционных магнитомягких материалов на основе железного порошка с многослойным изоляционным покрытием / Г. А. Говор, А. О. Ларин, О. Ф. Демиденко, А. Л. Желудкевич // Перспективные материалы. 2023. № 5. С. 66-71. DOI: 10.30791/1028-978X-2023-5-66-71.

Доценко В. А., Белоус И. А. Особенности поведения прочностных свойств сплавов железа в области температур магнитных переходов на основе феноменологической теории фазовых переходов // Территория новых возможностей. Вестник ВГУЭС. 2021. Т. 13, № 1. С. 137-143. DOI: 10.24866/VVSU/2073-3984/2021-1/137-143.

Гельвep Ф. А, Белоусов И. Б., Самосенко В. Ф. Результаты экспериментальных исследовании опытного образца реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2019. № 29. С. 148-173.

Красовский А. Б., Восторгина Е. С. Особенности режима ослабления поля в вентильно-индукторной электрической машине // Электричество. 2022. № 12. С. 36-47. DOI: 10.24160/0013-5380-2022-12-36-47.

Татевосян А. А. Оптимизация тихоходного синхронного генератора мо-дульного типа и принцип реализации системы управления напряжением гене-ратора на основе нейронной сети // Электричество. 2021. № 7. С. 61-70. DOI: 10.24160/0013-5380-2021-7-61-70.

Горожанкин А. Н., Коржов А. В. Особенности синтеза синхронных реак-тивных и индукторных электрических машин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. Т. 22, № 2. С. 81-91. DOI: 10.14529/power220208.

Макаров В. Г., Шаряпов А. М. Модель электропривода малой мощности в пакете Matlab// Вестник Технологического университета. 2022. Т. 25, № 12. С. 133-138. DOI: 10.55421/1998-7072_2022_25_12_133.

Исмагилов Ф. Р., Вавилов В. Е., Саяхов И. Ф. Обзор конструкций дисковых электромеханических преобразователей энергии для различных областей применения // Электротехнические системы и комплексы. 2018. № 1 (38). С 68-79.

Саушев А.В., Смирнов В.И., Бова Е.В. Терминология, структура и модель процесса эксплуатации электротехнических систем // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. 2023. Т. 15, № 4. С. 666-679. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-4-666-679.

Самарская Н. С., Парамонова О. Н., Борисова Ю. С. Жизненный цикл ветроэнергетической установки // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2021. № 3 (37). С. 41-44. DOI: 10.52684/2312-3702-2021-37-3-41-44.

Рябинин И. А., Струков А. В. Решение одной задачи оценки надежности структурно-сложной системы разными логико-вероятностными методами // Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах МАБР-2019: сборник трудов конференции. СПб.: ГУАП, 2019. С. 159-172.

Папков Б. В., Илюшин П. В., Куликов А. Л. Надёжность и эффективность современного электроснабжения: монография. Н. Новгород: XXI век, 2021. 160 с. ISBN 978-5-6045837-5-3.

Развитие системных энергетических исследований: вклад Н. И. Воропая / Д. Н. Ефимов, Д. С. Крупенев, А. В. Михеев, С. В. Подковальников // Электричество. 2023. № 3. С. 4-21. URL: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2023-3-4-21.

Системные исследования в энергетике: энергетический переход / под ред. Н. И. Воропая и А. А. Макарова. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2021. 594 с. ISBN 978-5-93908-153-5.

Волкова В.Н. Истоки и перспективы наук о системах: монография. М.: Курс, 2023. 368 с. ISBN 978-5-907535-53-4.