omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-185-65-70omna-301Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGИсследование изменения электромагнитных параметров в управляемых асинхронных специальных электрических приводахResearch of changes in electromagnetic parameters in controlled asynchronous special electric drivesКарандейВ. Ю.KarandeyV. Yu.

Карандей Владимир Юрьевич - кандидат технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ.

Краснодар

AuthorID (РИНЦ) 591775

Krasnodar

epp_kvy@mail.ruПоповаО. Б.PopovaO. B.

Попова Ольга Борисовна - кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры информационных систем и программирования КубГТУ.

Краснодар

AuthorID 150319

Krasnodar

popova_ob@mail.ruПоповБ. К.PopovB. K.

Попов Борис Клавдиевич - кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ.

Краснодар

AuthorID 591776

Krasnodar

pbk47@mail.ruАфанасьевВ. Л.AfanasievV. L.

Афанасьев Виктор Леонидович - старший преподаватель кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ.

Краснодар

AuthorID 972940

Krasnodar

bubuvix@mail.ruКубанский государственный технологический университетРоссияKuban State Technological UniversityRussian Federation202330032023016570Copyright © Карандей В.Ю., Попова О.Б., Попов Б.К., Афанасьев В.Л., 20232023Карандей В.Ю., Попова О.Б., Попов Б.К., Афанасьев В.Л.Karandey V.Y., Popova O.B., Popov B.K., Afanasiev V.L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/301

В статье проведено исследование изменения электромагнитных параметров управляемых асинхронных специальных электрических приводов. Специальными асинхронными электрическими приводами являются управляемые каскадные электрические приводы цилиндрической и аксиальной конструкций. Исследование динамики изменения параметров было выполнено на основе метода электромагнитного преобразования энергии и теории электромагнитных цепей. В итоге для новых математических моделей электромагнитной системы исследуемых асинхронных электрических приводов определены параметры электромагнитного поля замкнутого витка одной катушки электрической обмотки с электрическим током в однородной среде. Решенная задача является пространственной, так как определено распределение электромагнитной индукции в витке заданной формы электромагнитной катушки. Полученные выводы определения электромагнитных параметров цилиндрических и аксиальных двигателей специальных электрических приводов позволяют правильно решать задачи моделирования, проектирования и улучшения эффективности исследуемых электрических приводов и электромеханических преобразователей энергии цилиндрической и аксиальной конструкций. Результаты исследования применимы для создания системы автоматизированного проектирования исследуемых асинхронных электрических приводов и решения задач моделирования и проектирования. Проведенное исследование позволяет создавать электрические приводы оптимальными, массогабаритными и энергетическими показателями.

The article researches the changes in the electromagnetic parameters of controlled asynchronous special electric drives. Special asynchronous electric drives are controlled cascade electric drives of cylindrical and axial designs. The study of the dynamics of parameter changes is carried out on the basis of the method of electromagnetic energy conversion and the theory of electromagnetic circuits. As a result, for new mathematical models of the electromagnetic system of the studied asynchronous electric drives, the parameters of the electromagnetic field of a closed coil of one coil of an electric winding with electric current in a homogeneous medium are determined. The solved problem is spatial, since the distribution of electromagnetic induction in a coil of a given shape of an electromagnetic coil is determined. The obtained conclusions for determining the electromagnetic parameters of cylindrical and axial motors of special electric drives allow us to correctly solve the problems of modeling, designing and improving the efficiency of the studied electric drives and electromechanical energy converters of cylindrical and axial designs. The results of the study are applicable to create a computer-aided design system for the research asynchronous electric drives and solve modeling and design problems. The conducted research allows creating electric drives with optimal weight, size and energy indicators.

специальный электрический приводуправляемый асинхронный каскадный электрический приводпреобразование энергииматематическое моделированиеэлектромагнитное полеэлектромагнитная системаspecial electric drivecontrolled asynchronous cascade electric driveenergy conversionmathematical modelingelectromagnetic fieldelectromagnetic systemОтчетное исследование финансировалось РФФИ [Название проекта: Разработка теории оценки качества информации с учетом ее структурной составляющей, № 19-47-230004, от 19.04.2019] и администрацией Краснодарского края. Вся работа по составлению статьи и получению расчетных и экспериментальных данных была равномерно распределена среди ее авторов.ReferencesКузнецов А. А., Бакланов А. А., Глухих В. А. Измерение тягово-энергетических параметров локомотивов с асинхронным приводом // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2017. № 3 (43). С. 89–95.Кузнецов А. А., Бакланов А. А., Глухих В. А. Измерение тягово-энергетических параметров локомотивов с асинхронным приводом // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2017. № 3 (43). С. 89–95.Байрамкулов К. Н. А., Астахов В. И. Расчет магнитного поля в среде с неоднородными и анизотропными свойствами на основе электрической цепи Кирхгофа // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2010, № 1. С. 3–11.Байрамкулов К. Н. А., Астахов В. И. Расчет магнитного поля в среде с неоднородными и анизотропными свойствами на основе электрической цепи Кирхгофа // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2010, № 1. С. 3–11.Пат. 2761160 C1 Российская Федерация, МПК B 60 L 1/003; B 60 L 50/10; H 02 P 7/295. Способ управления тяговыми электродвигателями маневрового тепловоза, работающего с пневмообдувочной машиной / Овчаренко С. М., Фоменко В. К., Минаков В. А., Носков В. О., Денисов И. Н. № 2021101545. заявл. 25.01.21; опубл. 06.12.21, Бюл. № 34.Пат. 2761160 C1 Российская Федерация, МПК B 60 L 1/003; B 60 L 50/10; H 02 P 7/295. Способ управления тяговыми электродвигателями маневрового тепловоза, работающего с пневмообдувочной машиной / Овчаренко С. М., Фоменко В. К., Минаков В. А., Носков В. О., Денисов И. Н. № 2021101545. заявл. 25.01.21; опубл. 06.12.21, Бюл. № 34.Татевосян А. А. Оптимизация параметров тихоходного синхронного двигателя с постоянными магнитами для линейного привода длинноходового одноступенчатого поршневого компрессора // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 6. С. 148–156. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-6-148-156.Татевосян А. А. Оптимизация параметров тихоходного синхронного двигателя с постоянными магнитами для линейного привода длинноходового одноступенчатого поршневого компрессора // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 6. С. 148–156. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-6-148-156.Karandey V. Yu., Popov B. K., Afanasev V. L. Research of change of parameters of a magnetic flux of the stator and rotor of special electric drives // IEEE International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon-2018). 2018. DOI: 10.1109/FarEastCon.2018.8602911.Karandey V. Yu., Popov B. K., Afanasev V. L. Research of change of parameters of a magnetic flux of the stator and rotor of special electric drives // IEEE International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon-2018). 2018. DOI: 10.1109/FarEastCon.2018.8602911.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B., Afanasyev V. L. Determination of electromagnetic parameters for improvement ofefficiency of special electric drives // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012164.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B., Afanasyev V. L. Determination of electromagnetic parameters for improvement ofefficiency of special electric drives // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012164.Бубнов А. В., Четверик А. Н., Чудинов А. Н. Разработка и исследование обобщенной компьютерной модели электропривода с импульсно-фазовым регулированием угловой скорости // Омский научный вестник. 2019. № 2 (164). С. 23–29. DOI: 10.25206/1813-8225-2019-164-23-29.Бубнов А. В., Четверик А. Н., Чудинов А. Н. Разработка и исследование обобщенной компьютерной модели электропривода с импульсно-фазовым регулированием угловой скорости // Омский научный вестник. 2019. № 2 (164). С. 23–29. DOI: 10.25206/1813-8225-2019-164-23-29.Харламов В. В., Москалев Ю. В., Лысенко В. С. Моделирование работы преобразователя для подключения трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети // Практическая силовая электроника. 2020. № 4 (80). С. 14–19.Харламов В. В., Москалев Ю. В., Лысенко В. С. Моделирование работы преобразователя для подключения трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети // Практическая силовая электроника. 2020. № 4 (80). С. 14–19.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B., Afanasyev V. L. Research of electrical power processes for optimum modeling and design of special electric drives // Advances in Engineering Research. 2018. Vol. 157. P. 242–247. DOI: 10.2991/aime-18.2018.47.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B., Afanasyev V. L. Research of electrical power processes for optimum modeling and design of special electric drives // Advances in Engineering Research. 2018. Vol. 157. P. 242–247. DOI: 10.2991/aime-18.2018.47.Сериков А. В., Суздорф В. И. Моделирование электромагнитных процессов в коллекторных электродвигателях с питанием от статических преобразователей // Электротехника. 2016. № 12. С. 39–44.Сериков А. В., Суздорф В. И. Моделирование электромагнитных процессов в коллекторных электродвигателях с питанием от статических преобразователей // Электротехника. 2016. № 12. С. 39–44.Karandaev A. S., Gasiyarov V. R., Loginov B. M., Khramshin V. R. Force limiting at roll axial shifting of plate mill // Procedia Engineering. International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2017). 2017. Vol. 206. P. 1780–1786. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.713.Karandaev A. S., Gasiyarov V. R., Loginov B. M., Khramshin V. R. Force limiting at roll axial shifting of plate mill // Procedia Engineering. International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2017). 2017. Vol. 206. P. 1780–1786. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.713.Иванов С. Н., Ким К. К., Приходченко О. В., Просолович А. А. Теоретические основы математического моделирования процессов преобразования мощности в совмещенных энергетических устройствах // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2020. Т. 1, № 1 (41). С. 37–44.Иванов С. Н., Ким К. К., Приходченко О. В., Просолович А. А. Теоретические основы математического моделирования процессов преобразования мощности в совмещенных энергетических устройствах // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2020. Т. 1, № 1 (41). С. 37–44.Власьевский С. В., Малышева О. А., Мельниченко О. В. Сравнение расчетных сил тяги по сцеплению электровозов переменного тока с асинхронным и коллекторным приводом // Электроника и электрооборудование транспорта. 2018. № 5. С. 30–36.Власьевский С. В., Малышева О. А., Мельниченко О. В. Сравнение расчетных сил тяги по сцеплению электровозов переменного тока с асинхронным и коллекторным приводом // Электроника и электрооборудование транспорта. 2018. № 5. С. 30–36.Козярук А. Е. Современные эффективные электроприводы производственных и транспортных механизмов // Электротехника. 2019. № 3. С. 33–37.Козярук А. Е. Современные эффективные электроприводы производственных и транспортных механизмов // Электротехника. 2019. № 3. С. 33–37.Лот Н. С., Осипов О. И., Жидков А. М. Перспективы развития электроприводов шахтных подъёмных установок // Приводы и компоненты машин. 2016. № 6 (22). С. 9–12.Лот Н. С., Осипов О. И., Жидков А. М. Перспективы развития электроприводов шахтных подъёмных установок // Приводы и компоненты машин. 2016. № 6 (22). С. 9–12.Соловьев В. А., Дерюжкова Н. Е., Чжо А. Х., Тетерин В. В. Нечеткое управление в системе регулирования позиционных электроприводов стержневой установки // Научно-технический вестник Поволжья. 2019. № 5. С. 77–80.Соловьев В. А., Дерюжкова Н. Е., Чжо А. Х., Тетерин В. В. Нечеткое управление в системе регулирования позиционных электроприводов стержневой установки // Научно-технический вестник Поволжья. 2019. № 5. С. 77–80.Климаш В. С., Соколовский М. А. Повышение эффективности комплекса электроприводов технологического оборудования горноперерабатывающего предприятия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 2. С. 575–581.Климаш В. С., Соколовский М. А. Повышение эффективности комплекса электроприводов технологического оборудования горноперерабатывающего предприятия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 2. С. 575–581.Даньшина А. А., Кравченко О. А., Бекин А. Б. Методы и способы совершенствования электромеханических систем силокомпенсирующих манипуляторов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 1. С. 69–76. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-1-69-76.Даньшина А. А., Кравченко О. А., Бекин А. Б. Методы и способы совершенствования электромеханических систем силокомпенсирующих манипуляторов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 1. С. 69–76. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-1-69-76.Кулинич Ю. М., Шухарев С. А., Каминский А. В., Коваленко С. В. Методика определения параметров асинхронного двигателя // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 1. С. 30–36. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-1-30-36.Кулинич Ю. М., Шухарев С. А., Каминский А. В., Коваленко С. В. Методика определения параметров асинхронного двигателя // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 1. С. 30–36. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-1-30-36.Хацевский К. В., Беляков В. Е. Математическое моделирование асинхронного электропривода с дроссельным регулированием скорости // Омский научный вестник. 2016. № 3 (147). С. 49–53.Хацевский К. В., Беляков В. Е. Математическое моделирование асинхронного электропривода с дроссельным регулированием скорости // Омский научный вестник. 2016. № 3 (147). С. 49–53.Бурков А. Т., Валинский О. С., Евстафьев А. М. [и др.]. Системы управления тяговым приводом современных локомотивов // Электротехника. 2019. № 10. С. 33–36.Бурков А. Т., Валинский О. С., Евстафьев А. М. [и др.]. Системы управления тяговым приводом современных локомотивов // Электротехника. 2019. № 10. С. 33–36.Дерюжкова Н. Е., Соловьев В. А., Тетерин В. В., Урасов Д. В. Сравнительная оценка классических и нечетких алгоритмов управления системой электропривода многоточечного формования изделий двойной кривизны // Омский научный вестник. 2020. № 2 (170). С. 52–57. DOI: 10.25206/1813-8225-2020-170-52-57.Дерюжкова Н. Е., Соловьев В. А., Тетерин В. В., Урасов Д. В. Сравнительная оценка классических и нечетких алгоритмов управления системой электропривода многоточечного формования изделий двойной кривизны // Омский научный вестник. 2020. № 2 (170). С. 52–57. DOI: 10.25206/1813-8225-2020-170-52-57.Mamunts D. G., Morozov S. A., Gaskarov V. D., Saushev A. V. [et al.]. Development of an automated system for managing and optimizing management decisions in the design, organization and production of dredging // Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus 2018). 2018. P. 73–76. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317033.Mamunts D. G., Morozov S. A., Gaskarov V. D., Saushev A. V. [et al.]. Development of an automated system for managing and optimizing management decisions in the design, organization and production of dredging // Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus 2018). 2018. P. 73–76. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317033.Tleugaliuli T. K., Sarvarov A. S., Berdibekov A. O. Development and optimization of multi-motor asynchronous electric drives for carding machines // 17th International Ural Conference on AC Electric Drives (ACED), 26–30 March. 2018. DOI: 10.1109/ACED.2018.8341723.Tleugaliuli T. K., Sarvarov A. S., Berdibekov A. O. Development and optimization of multi-motor asynchronous electric drives for carding machines // 17th International Ural Conference on AC Electric Drives (ACED), 26–30 March. 2018. DOI: 10.1109/ACED.2018.8341723.Khrisanov V. I., Dmitriev B. F. The marine electrical power industry with the use of renewable energy carriers. Part 2. Axial multipole synchronous generators with permanent magnets for wind and wave offshore power plants // Russian Electrical Engineering. 2016. Vol. 87, № 10. P. 554–559. DOI: 10.3103/S1068371216100023.Khrisanov V. I., Dmitriev B. F. The marine electrical power industry with the use of renewable energy carriers. Part 2. Axial multipole synchronous generators with permanent magnets for wind and wave offshore power plants // Russian Electrical Engineering. 2016. Vol. 87, № 10. P. 554–559. DOI: 10.3103/S1068371216100023.Anuchin A., Briz F., Rassudov L. [et al.]. Implementation of fast and accurate modeling method of electric drives // 56th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), 14–14 Oct. 2015. DOI: 10.1109/RTUCON.2015.7343158.Anuchin A., Briz F., Rassudov L. [et al.]. Implementation of fast and accurate modeling method of electric drives // 56th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), 14–14 Oct. 2015. DOI: 10.1109/RTUCON.2015.7343158.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B. [et al.]. Optimization of parameters of special asynchronous electric drives // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. DOI: 10.1088/1757-899X/327/5/052002.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B. [et al.]. Optimization of parameters of special asynchronous electric drives // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. DOI: 10.1088/1757-899X/327/5/052002.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B. [et al.]. Research and analysis of force and moment of the cascade asynchronous electric drives // International conference on innovations and prospects of development of mining machinery and electrical engineering (IPDME 2018). IOP conference series: earth and environmental science. 2018. Vol. 194, № 5. DOI: 10.1088/1755-1315/194/5/052009.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B. [et al.]. Research and analysis of force and moment of the cascade asynchronous electric drives // International conference on innovations and prospects of development of mining machinery and electrical engineering (IPDME 2018). IOP conference series: earth and environmental science. 2018. Vol. 194, № 5. DOI: 10.1088/1755-1315/194/5/052009.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B. [et al.]. Research of electromagnetic parameters for improvement of efficiency of special electric drives and components // 5TH International conference on power generation systems and renewable energy technologies (PGSRET-2019), Istanbul Technical University, Istanbul, 26–27 August 2019. 2019. P. 69–74. DOI: 10.1109/PGSRET.2019.8882689.Karandey V. Yu., Popov B. K., Popova O. B. [et al.]. Research of electromagnetic parameters for improvement of efficiency of special electric drives and components // 5TH International conference on power generation systems and renewable energy technologies (PGSRET-2019), Istanbul Technical University, Istanbul, 26–27 August 2019. 2019. P. 69–74. DOI: 10.1109/PGSRET.2019.8882689.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.