Отзыв ведущей организации (Моделирование и анализ электромеханических процессов в асинхронных машинах с общим валом)

Министерство образования н наукн Росснйской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение выспгего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Комсомольскнй и роспекг, л.29, г.Пермь, 614990 тела (342) 219-80-67, 212-39-27. Факса (342) 212-11-47. К-н|а)н гес1ог(а1рз1и.гв ззе На Хе УТВЕРЖДАЮ роректор по науке и инновациям ОУ ВО «Пермский национальный й политехнический университет» д.т.н., профессор Моротаев Владимир Николаевич а 26» Здгаьрг 2016 г. ОТЗЫВ ведущей организации ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» на диссертацию Палилова Ильи Аркадьевича на тему: «Моделирование и анализ электромеханических процессов в асинхронных машцнах с общим валом», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты» Актуальность темы Трудоемкость испытаний электрических машин может достигать 13 % трудоемкости их изготовления, а затраты электроэнергии при испытаниях мощных асинхронных машин (АМ) могут составлять сотни тысяч кВт*ч.

Актуально применение энергосберегающих методов испытаний АМ, например, метода взаимной нагрузки с рекуперацией энергии в сеть, когда одна машина работает в режиме двигателя, а вторая, соединенная с первой общим валом, — в режиме генератора. Двигатель питается напряжением повышенной частоты, например, от преобразователя частоты (ПЧ), а генератор, соединенный с двигателем общим валом, работает на сеть промышленной частоты. Испытываются одновременно обе машины. Затраты электроэнергии определяются потерями мощности в ПЧ и АМ. В настоящее время установки испытаний мощных асинхронных двигателей (АД), работающие по схеме с рекуперацией энергии в сеть, используются нечасто, в том числе и из-за недостаточной проработанности способов прогнозирования электромеханических процессов в системе АМ с общим валом.

Поэтому исследование энергосберегающих методов испытаний АМ является актуальным. Известна схема работы нескольких АД на общий вал — общую механическую нагрузку, например, в ленточных транспортерах, прокатных станах. В силовых установках на крупных судах используют двухмашинный агрегат из двух АД на одном валу. В электромеханических трансмиссиях транспорта асинхронные двигатели мотор-колес несут каждый свою часть механической нагрузки. При определенных условиях некоторые из параллельно работакпцих на общий вал АД могут быть перегружены, а другие — перейти в генераторный режим или режим электромагнитного тормоза.

При исследовании системы АМ с общим валом необходимо учитывать, что электромеханические процессы в отдельных машинах будут оказывать друг на друга взаимное влияние. Однако в настоящее время моделирование системы АМ с общим валом проводится на основе стандартных, не связанных схем замещения. Не производится учет взаимного влияния электромеханических процессов в машинах, одновременный учет насыщения в обеих машинах, учет изменения параметров обмоток машин с изменением режима работы, учет несинусоидальности напряжения при питании АД от ПЧ. Ошибка при расчете электромеханических процессов в системе АМ с общим валом в динамических режимах работы при использовании упрощенных моделей может достигать 30- 40''О.

В литературе представлены достаточно точные модели электромеханических процессов в отдельных АМ с учетом особенностей конструкции машин и физических явлений, но для системы АМ с общим валом таких моделей нет. Таким образом, корректное моделирование взаимосвязанных электромеханических процессов в системе АМ с общим валом востребовано, но не реализовано. Моделирование электромеханических процессов в системе АМ с общим валом затруднено математическим описанием процессов одновременно всех машин, разной степенью насыщения магнитных цепей машин, наличием уравнения взаимосвязи моментов машин, необходимостью учета изменения параметров обмоток машин при изменении режимов работы агрегата, несинусоидальностью напряжения при питании АД от ПЧ.

Корректные методы анализа электромеханических процессов в системе АМ с общим валом необходимы для прогнозирования опасных режимов работы, обусловленных возможным переходом части машин в режим электромагнитного тормоза, ударными токами при пуске агрегатов, особенно при значительной мощности машин. В связи с этим диссертационная работа Палилова И.А., посвященная разработке и исследованию многополюсных синхронных электрических машин обращенной конструкции, безусловно, актуальна и соответствует специальности 05.09,01 «Электромеханика и электрические аппараты».

Научная новизна исследований и полученных результатов 1. Установлена взаимная связь электромагнитных полей и электромеханических процессов в системе АМ с общим валом через взаимосвязь моментов машин на валу. 2. Разработаны математические модели взаимосвязанных электромеханических процессов в системе АМ с общим валом, отличающиеся расширенной системой интегро-дифференциальных уравнений машин в фазовой системе координат, общей матричной электромеханической моделью двух машин, связанными электрическими схемами замещения машин с параметрами, уточняемыми при изменении режима работы.

3. Разработаны методики численных расчетов электромагнитных полей и электромеханических процессов в системе АМ с общим валом, отличающиеся взаимной увязкой полевых моделей обеих машин по электромагнитному моменту на основе системной минимизации электромагнитных «энергетических» функционалов в машинах. 4. Разработаны алгоритмы и программы расчета переходных и установившихся режимов системы АМ с общим валом, отличающиеся прямыми расчетами взаимосвязанных электромагнитных полей в обеих машинах с возможностью исследования электромеханических процессов с учетом частоты и формы питающего напряжения.

Достоверность результатов Основные положения, выносимые соискателем на защиту, представляются обоснованными и достоверными. Это обеспечивается строгим выполнением математических преобразований, принятием признанных допущений, использованием современных математических моделей и пакетов программ. Адекватность разработанных математических моделей подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов расчета и экспериментального исследования работы системы АД вЂ” АГ в статических и динамических режимах работы.

Практическая значимость работы К числу наиболее значимых практических результатов следует отнести: 1. Разработанные методики, математические модели, алгоритмы и программы анализа электромеханических процессов, полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют определять уточненные характеристики системы АМ с общим валом. 2. Разработанный автоматизированный программный комплекс расчета переходных и установившихся режимов системы АМ с общим валом имеет практическую ценность при разработке и совершенствовании программ испытаний АМ, расчетном анализе режимов работы многомашинных агрегатов, прогнозировании опасных ситуаций, в учебном процессе ВУЗов при подготовке специалистов по электромеханике.

3. Применение разработанных методик анализа электромеханических процессов в АМ с использованием взаимосвязанных полевых моделей позволяет оценить влияние преобразователя частоты на энергетическую эффективность работы системы АМ с общим валом. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение в ПАО «НИПТИЗМ» при выполнении НИОКТР, в учебном процессе ИГЭУ в материалах занятий со студентами по дисциплинам профиля с<Электромеханика». Рекомендации по дальнейшему использованию полученных результатов Полученные теоретические и практические результаты могут служить методологической базой для повышения энергетической эффективности и эксплуатационной безопасности асинхронных машин с общим валом и быть исгюльзованы в научно-исследовательских и проектных организациях, на предприятиях электротехнической промышленности при разработке и использовании энергоэффективных систем испытаний асинхронных машин, в ВУЗах при подготовке студентов электромеханических специальностей.

Структура н объем диссертационной работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 138 страницах, включающих 63 рисунка, 3 таблицы. Список литературы состоит из 119 наименований. Диссертационная работа выполнена с применением компьютерных технологий, и ее оформление соответствует требованиям, предъявляемым ВАК РФ к диссертационным работам, Содержание диссертационной работы Палилова И.А.

в целом отвечает требованиям научной новизны и практической значимости, о чем свидетельствует достаточно широкая апробация результатов исследования на научно-технических конференциях и в научной печати. Полнота опубликованных основных результатов диссертации Автором по теме диссертации опубликовано 20 работ, из них опубликованы 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ. В публикациях достаточно полно отражены основные научные результаты. Результаты работы докладывались на ряде научных конференций.

Автореферат достаточно полно отражает содержание работы и отвечает требованиям ВАК РФ. Содержание автореферата диссертации и опубликованные работы Палилова И.А. отражают основные положения и выводы диссертации, что позволяет сделать заключение о научном и техническом уровне работы. Замечания 1. Математические модели приводятся для случая работы асинхронного генератора и асинхронного двигателя с общим валом при взаимной нагрузке с рекуперацией энергии в сеть. Не рассмотрены случаи работы большего числа асинхронных машин с общим валом. 2. При разработке цепной математической модели используется статическая главная индуктивность, а не дифференциальная индуктивность, зависящая от степени насыщения магнитной цепи машины.

Насколько корректно такое упрощение' ? 3. Нет оценки времени взаимосвязанного расчета одновременно двух полевых математических моделей двух асинхронных машин с общим валом, не предложены меры по снижению времени расчета. Заключение Диссертация Палилова И.А. представляет собой законченную научно- квалификационную работу. В работе применены современные подходы для разработки моделей современных энергоэффективных систем испытаний асинхронных машин. Отмеченные недостатки не снижают научной и практической ценности диссертации, выполненной на высоком научнотехническом уровне.

Диссертационная работа полностью соответствует требованиям «Положения о порядке присуждения ученых степеней» ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, содержит актуальные научно обоснованные технические решения для электротехнической отрасли. Диссертация соответствует профилю специальности 05.09.01 — «Электромеханика и электрические аппараты» 1технические науки), а ее автор — Палилов Илья Аркадьевич заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты». Отзыв рассмотрен и одобрен на заседании кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского попитекнииескогокниаерситета к 22 и декабри 2016 годатпротокон №,!О ).

Заведующий кафедрой «Электротехника и электромеханика» ПНИПУ, доцент, д,т.н. и ~- Кавалеров Борис Владимирович яч ь пни Подпись Кавалерова Бориса Владимировича удостоверяю Адрес организации: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29 Тел./факс: +? 1342) 219-86-61 Еипа11: Ебт1тетдкто и .