Інноваційні рішення в електромашинобудуванні

Мета вивчення дисципліни: тримання аспірантами теоретичних та практичних знань, що
стосуються актуальних розробок електричних машин, зокрема проектування та виготовлення
високоефективних (з підвищеним ККД) і частотно-регульованих асинхронних двигунів. У
машин з підвищеним ККД на 15-30% вище вартість у порівнянні з звичайними двигунами,
декілька збільшені пускові струми і нижче коефіцієнт потужності. Практика та розрахунки
вказують, що їх використання економічно оправдано, якщо робочий цикл включає не менш 80
часів у неділю. В системі «перетворювач частоти – асинхронний двигун» важливу роль грає
електрична машина і розробці спеціальних машин для систем частотного регулювання
приділяється увага у програмах розвитку нової техніки, оскільки використання спеціального
двигуна у цілому знижує вартість приводу на ступінь. Використання серійних АД в частотному
приводі приводить до зниження ККД і потребує завищення їх установленої потужності на 15,5
– 20 % при роботі в усталених режимах і до 40 – 45 % - в динамічних режимах. Завдяки вищим
гармонікам напруги та струму на виході перетворювача частоти на 5 – 6 % зростають втрати у
двигунах (це знижує ККД у середньому ще на 0,5 %).
Практичне значення та використання отриманих знань: Знайомство з інноваційними
напрямками електромашинобудування, розвитку електротехніки і інженерної діяльності,
технічними пристроями, електромехатронними перетворювачами. Вивчення енергетичних і
інформаційних процесів в електромеханічних пристроях суміщених з електронними
компонентами. Тематика та види навчальних занять
1 тиждень
Л1. Значення удосконалення електроприводу в сучасному виробництві. Місце
електродвигунів у автоматизованому електроприводі. Шляхи удосконалення асинхронних
двигунів. Стандарти МЕК щодо асинхронних двигунів.
ПЗ1. Розробка високоефективного (з підвищеним ККД) асинхронного двигуна.
СРС. К.3 тиждень
Л2. Проектні критерії та обмеження при проектуванні енергозберігаючих асинхронних
двигунів. Проектування енергозберігаючих асинхронних двигунів за рахунок структурної та
параметричної оптимізації.
ПЗ2. Розробка частотно-регульованого асинхронного двигуна.
СРС. К.
5 тиждень
Л3. Значення регульованого електроприводу та його впровадження. Міжнародні стандарти
щодо регульованих асинхронних двигунів. Питання електромагнітної та електромеханічної
сумісності регульованих асинхронних електроприводів та їх коефіцієнти потужності. Серії
частотно-регульованих асинхронних двигунів іноземних виробників.
ПЗ3. Використання у високоефективних асинхронних двигунах примусової вентиляції.
СРС. К.
7 тиждень
Л4. Типи та конструкція примусової вентиляції. Моделювання асинхронних двигунів з
примусовою вентиляцією.
ПЗ4. Використання у частотно-регульованих асинхронних двигунах примусової вентиляції.
МКР1. СРС. К.
9 тиждень
Л5. Особливості роботи регульованих асинхронних двигунів. Моделювання регульованих
електроприводів.
ПЗ5. Моделювання роботи асинхронних двигунів в приводі з транзисторним перетворювачем
частоти з автономним інвертором напруги при різних налаштуваннях перетворювача.
СРС. К.
11 тиждень
Л6. Вибір проектних критеріїв при проектуванні регульованих асинхронних двигунів. Вибір
проектних обмежень при проектуванні регульованих асинхронних двигунів.
ПЗ6. Моделювання динамічних режимів роботи асинхронних двигунів в приводі з
транзисторним перетворювачем частоти з автономним інвертором напруги при різних
моментах інерції.
СРС. К.
13 тиждень
Л7. Використання оптимізаційних процедур.
ПЗ7 Моделювання динамічних режимів роботи асинхронних двигунів в приводі з
транзисторним перетворювачем частоти з автономним інвертором напруги при різних
швидкостях зміни параметрів регулювання.
СРС. К.
15 тижденьЛ8. Структурна та параметрична оптимізація регульованих асинхронних двигунів. Зміні
конструктивні параметри частотно-регульованих асинхронних двигунів.
МКР2.
СРС. К. Процедура оцінювання
Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою,
яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є
накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом
семестру готуються до лекційних та лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні
роботи.
Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у вигляді тестів на комп’ютерах.
Модульна робота складається з теоретичних питань. Відповідь на кожне теоретичне питання
оцінюється максимум 5 балами.
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 25 балів:
Семестровий модуль № 1
Накопичувальна частина дисципліни:
- виконання та захист практичних - 10;
- поточні контрольні опитування - 15;
МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів (7 тиждень). Перескладання можливе протягом
9–11 тижнів за розкладом консультацій.
Семестровий модуль № 2
Накопичувальна частина дисципліни:
- виконання та захист практичних - 10;
- поточні контрольні опитування - 15;
МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (15 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен, білет до якого складається з теоретичної
частини (4 запитання) та практичної частини (1 задача). Максимальна оцінка за правильні
відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів.Посилання на рекомендовані джерела
1. ДСТУ IEC 60034-1:2019 Машини електричні обертові. Частина 1. Номінальні та робочі
характеристики (IEC 60034-1:2017, IDT).
2. ДСТУ IEC 60034-2-1:2019 Машини електричні обертові. Частина 2-1. Стандартні методи
визначення втрат та коефіцієнта корисної дії під час випробувань (за винятком машин
для тягових транспортних засобів) (IEC 60034-2-1:2014, IDT).
3. ДСТУ IEC/TS 60034-17:2009 Машини електричні обертові. Частина 17. Асинхронні
двигуни з короткозамкненим ротором і живленням через перетворювачі. Настанова
щодо застосування (IEC/TS 60034-17:2006, IDT).
4. ДСТУ CLC/TS 60034-25:2022 Машини електричні обертові. Частина 25. Настанови щодо
проєктування та характеристик змінного струму двигуна, спеціально розроблені для
живлення перетворювача (CLC/TS 60034-25:2008, IDT; IEC/TS 60034-25:2007, IDT).
5. ДСТУ EN 60034-30-1:2022 Машини електричні обертові. Частина 30-1. Класи
ефективності двигунів змінного струму, що працюють від мережі (код IE) (EN 60034-30-
1:2014, IDT; IEC 60034-30-1:2014, IDT).
6. Петрушин В.С., Рябінін С.В., Якімець А.М. Програмний продукт «DIMASDrive».
Програма анализу роботи, вибору та проєктування асинхронних короткозамкнених
двигунів систем регульованого електроприводу (свідоцтво про реєстрацію програми
ПА № 4065). – К.: Державний департамент інтелектуальної власності, 26.03.2001.
7. Попова Т.В. Основи проектування та розрахунку асинхронних машин: Навчальний
посібник, – Запоріжжя: ЗНТУ, 2007, – 438 с.
8. Шумилов Ю.А. Основи автоматизованого проектування електричних машин:
Навчальний посібник, – К.: НТУУ «КПІ», 2011. – 116 с.
9. Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи /
За ред. М.Г. Поповича, О.Ю. Лозинського; Авт.: М.Г. Попович, О.Ю. Лозинський, Б.М.
Мацко та ін. – К. : Либідь, 2005 – 680 с.
10. Автоматизований електропривод металорізальних верстатів: навчальний посібник: для
студентів спеціальності «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод» /
А. А. Шульга, І. І. Полупан, А.А. Ткаченко. – Краматорськ: ДДМА 2010. – 124 с..
11. Pyrhönen J., Hrabovcová V., Semken R. S. Electrical Machine Drives Control: An
Introduction. 1st ed. Chichester : Wiley, 2016. 528 p.
12. Bose B. K. Power Electronics and Motor Drives: Advances and Trends. 2nd ed. Amsterdam :
Academic Press, 2020. 1044 p.
13. Регульований електропривод : навч. посіб. / І. М. Голодний та ін. ; за ред. І. М. Голодного.
Київ : НУБіП України, 2015. 412 с.
14. Technical Guide No. 4: Guide to variable speed drives / ABB Group. Helsinki : ABB Drives,
2011. 42 p.
15. Stepina J. Non-Stationary Processes in Electrical Machines. Amsterdam : Elsevier Science,
1999. 250 p.
16. Копилов І. П. Математичне моделювання електричних машин : підручник. Київ : Вища
школа, 1998. 315 с.
17. Петрушин В.С. Особливості роботи асинхронних електродвигунів у системах
тиристорного привода. – Одеса: ОДПУ, 1997.– 82 с.
18. Асинхронні двигуни в регульованому електроприводі: Навчальний посібник /
В.С. Петрушин, – Одеса: Наука і техніка, 2006.– 320 с.
19. НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК «Асинхронні двигуни в регульованому електроприводі»
Укл. В.С. Петрушин. – Одеса: ОНПУ, 2007, – 356 с. (МО-003 від 03.03.2006, № 2627 –
РС-2007).