Асинхронный двигатель с кольцевыми обмотками (АДКО) – машина, предназначенная для переработки ядерных отходов, первый опытный образец которой был создан научной группой специалистов кафедры «Электротехника» УрФУ совместно с заводом «Уралэлектромаш»
г. Каменск-Уральский. Преимуществом данного двигателя является устойчивость к высокому уровню радиации и температуры благодаря применению керамической изоляции для обмоток статора, однако испытания опытного образца показали, что максимальный и пусковой моменты двигателя оказались меньше требуемых техническим заданием, в связи с чем возникает необходимость поиска решений по улучшению параметров двигателя. Цель исследования: оценка влияния слоистой структуры сердечника статора АДКО на рабочий поток и поток рассеяния машины. Анализ электромагнитного ядра, проводимый в предыдущих исследованиях, свидетельствует о том, что особенность конструкции магнитной системы асинхронного двигателя с кольцевыми обмотками приводит к появлению двух составляющих магнитного потока – осевой и радиальной, поэтому возникает необходимость рассматривать влияние слоистой структуры сердечника статора на магнитное сопротивление для осевой составляющей магнитного потока АДКО. Наличие оксидной или лаковой пленки, которой покрываются стальные листы сердечника статора, а также технологические зазоры между листами, вызванные опрессовкой сердечника во время изготовления, приводят к увеличению магнитного сопротивления, следовательно, к уменьшению рабочего магнитного потока в воздушном зазоре, пускового и максимального моментов двигателя. Методы: в качестве решения для уменьшения магнитного сопротивления в осевом направлении магнитного потока и улучшения выходных характеристик машины предлагается применение магнитного шунтирования в ярме статора. Результаты: проведено моделирование двигателя с кольцевыми обмотками с помощью специализированного прикладного программного пакета "ANSYS Maxwell", что позволяет оценить не только влияние слоистой структуры сердечника статора на осевую составляющую магнитного потока, но и эффективность применения магнитных шунтов, а также количественно рассчитать значения магнитного потока на каждом участке магнитной цепи и дать рекомендации по дальнейшему усовершенствованию конструкции двигателя. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при получении второго опытного образца АДКО с улучшенными механическими характеристиками.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, кольцевые обмотки, поток рассеяния, коэффициент рассеяния, ANSYS Maxwell.

Тихонова Ольга Валерьевна (Екатеринбург, Россия) – ассистентка кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: olga_tihonova_91@mail.ru).

Малыгин Игорь Вячеславович (Екатеринбург, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: mitrael_1@mail.ru).

Пластун Анатолий Трофимович (Екатеринбург, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета им. первого Президента России
Б.Н. Ельцина (620002, ул. Мира, 19, e-mail: a.t.plastun@urfu.ru).

1. Пат. № 2121207 Рос. Федерация, МПК6 H02K 1/16. Якорь многофазной электрической машины № 96111144/09 / А.Т. Пластун; заяв. Пластун А.Т.; заявл. 09.06.1996; опубл. 27.10.1998. – 10 с.
2. Пат. № 2684898 Рос. Федерация, МПК6 H02K 1/16, Н02К 3/238. Якорь многофазной электрической машины: № 2018111892 / А.С. Бердичевский, А.Т. Пластун, О.В. Тихонова [и др.]; заявл. 02.04.2018; опубл. 16.04.2019; заяв. УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. – 38 с.
3. Wu D., Lin L., Ren H. Thermal/vibration joint experimental investigation on lightweight ceramic insulating material for hypersonic vehicles in extremely high-temperature environment up to 1500 degrees C // Ceramics International. – July 2020. – № 10. – P. 14439–14447.
4. An L., Wang J., Petit D. An All-Ceramic, Anisotropic Flexible Aerogel Insulation Material // Nano Letters. – 13 May 2020. – № 5. – P. 3828–3835.
5. Получение керамических волокон на основе диоксида циркония с использованием вискозного материала / С.М. Титова, Н.В. Обабков, А.Ф. Закирова, В.С. Докучаев, И.Ф. Закиров // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». – 2019. – № 1. – С. 85–89.
6. Plastun A., Tikhonova O., Malygin I. Non-conventional rule of making a periodically varying different-pole magnetic field in low-power alternating current electrical machines with using ring coils in multiphase armature winding // IOP Conference Series: materials Science and Engineering. – 19 February 2018. – Vol. 313, iss. 1. DOI: 10.1088/1757-899X/313/1/012002
7. Бакубаев Б.Т. Разработка асинхронного двигателя с асимметричным магнито-проводом с керамической изоляцией // Электромеханика, электротехнологии, электрические материалы и компоненты: тр. XV Междунар. конф. – Алушта, 2014. – С. 149–150.
8. Малыгин И.В. Исследование возможности применения трехфазного якоря с кольцевыми обмотками в электрических машинах малой мощности в условиях воздействия радиационных полей: специальность: 13.06.01 «Электро- и теплотехника»: дис. … канд. техн. наук / Урал. федерал. ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. – Екатеринбург, 2019. – 179 с.
9. Tikhonova O., Malygin I., Plastun A. Electromagnetic calculation for induction motors of various designs by ANSYS Maxwell // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM); St. Petersburg, Russia; 16–19 May 2017. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076294
10. Tikhonova O., Malygin I., Plastun A. Electromagnetic Torque Calculation of Induction Motor with Ring Windings by dint of ANSYS Maxwell // IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRus); St. Petersburg, Russia; 1–3 February 2017. DOI: 10.1109/EIConRus.2017.7910879
11. Tikhonova O., Plastun A. Electromagnetic Calculation of Induction Motor by ANSYS Maxwell // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus); St. Petersburg, Russia, 29 January – 1 February 2018. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317216
12. Tikhonova O., Malygin I., Plastun A. Calculation of Inductive Resistances of Induction Motor with Ring Windings by ANSYS Maxwell // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM); Moscow, Russia, 15–18 May, 2018. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.8728767
13. К анализу рабочих характеристик асинхронного двигателя с асимметричным магнитопроводом специального назначения / В.В. Сметанин, С.А. Саврулин, Т.С. Атаев, В.И. Денисенко, В.В. Лыткин // Материалы конф. молодых ученых УралЭНИН УрФУ. – Екатеринбург, 2018. – С. 1–4.
14. Тихонова О.В., Саидов Б.С., Пластун А.Т. Расчет потокосцеплений в зубцовых наконечниках и зубцовых сердечниках АДКО с керамической изоляцией // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика: тр. междунар. конф. / Урал. федерал. ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; Екатеринбург, 10–14 декабря 2018. – Екатеринбург, 2018.
15. Пластун А.Т. Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя с асимметричным магнитопроводом // Электрические машины и электромашинные системы: сб. науч. трудов. – Пермь: Изд-во Перм. ГТУ, 2003. – С. 218–224.
16. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. – 4-е изд. – Л.: Энергоатомиздат, 1984. – 408 с.
17. Denisenko, V. I. Approach to the Leakage Conductance Calculation Method in Asynchronous Motor with Asymmetric Magnetic Core // Proceedings the 10th International Scientific and Practical Conference Modern Techniques and Technology. – Tomsk: TPU Press, 2004. – P. 72–73.
18. Loss Calculation of Induction Motor with Ring Windings by ANSYS Maxwell / O. Tikhonova, I. Malygin, R. Beraya, N. Sokolov, A. Plastun // Сб. трудов междунар. конф. APEET / Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург, 2017.
19. An Analytical-Numerical Approach to Model and Analyse Squirrel Cage Induction Motors / A. Marfoli, L. Papini, P. Bolognesi, C. Gerada // EE Transactions on Energy Conversion. – 2021. – P. 421–430. DOI: 10.1109/TEC.2020.3007385
20. Simulation Calculation of Loss of Induction Traction Motor / N. Duan, X. Ma, S. Lu, S. Wang // Lecture Notes in Electrical Engineering. – 2020. – P. 599–606. DOI: 10.1007/978-981-33-6609-1_54
21. Shao J., Wen Y., Wang G. Magnetic Field Analysis of Linear Motor for High-Speed Maglev Train // IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization, NEMO 2020. – Gangzhou, December 2020. DOI: 10.1109/NEMO49486.2020.9343409
22. Transient analysis of the fault process of double Y-type three-phase asynchronous motor during open phase operation / H. Lu, C. Zhao, H. Shen, L. Duan // Journal of Physics: Conference Series. – Shanghai, November 2020. DOI: 10.1088/1742-6596/1684/1/012138
23. Huang Q., Luo L., Cao J. Investigation of Axial Flux Near-Wheel motor for Electric Vehicle // 9th IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference, IPEMC 2020 ECCE Asia. – Nanjing, November 2020. – Р. 2214–2221. DOI: 10.1109/IPEMC-ECCEAsia48364.2020.9368104
24. Analytical Calculations of Magnetic Fields Induced by MMF Spatial Harmonics in Multiphase Cage Rotor Induction Motors / H. Chen, J. Zhan, J. Zhao, S. Qu // IEEE Transactions on Magnetics. – 2021. – № 10. DOI: 10.1109/TMAG.2021.3103643
25. Vassent E., Meunier G., Foggia A. Simulation of induction machines using complex magnetodynamic finite element method coupled with the circuit equations // IEEE Transactions on Magnetics. – 1991. – № 5. – P. 4246–4249. DOI: 10.1109/20.105039

Рассмотрена проблема низкой точности регулирования реактивной мощности наиболее распространённых в промышленности трёхкомплектных конденсаторных установок и ее влияния на показатели качества электроэнергии и эффективность энергопотребления в системах промышленного электроснабжения. Цель исследования: повышение точности регулирования реактивной мощности трёхкомплектной конденсаторной установки за счет увеличения числа ступеней регулирования с трех до семи без изменения количества коммутационных аппаратов. Для достижения поставленной цели предложен новый принцип построения конденсаторной установки со специальным способом семиступенчатого переключения конденсаторных батарей. Практическая значимость работы заключается в новом способе построения конденсаторной установки, состоящей из трех комплектов конденсаторных батарей с коммутационной аппаратурой и способе семиступенчатого регулирования реактивной мощности. Для проведения исследований использовался метод математического моделирования с применением программного средства MatLab. На модели выполнена апробация способа включения трехфазных конденсаторных батарей в сочетании со способом регулирования реактивной мощности на основе предложенного переключения трёх батарей конденсаторов, у которых емкость каждой последующей батареи
в 2 раза больше, чем у предыдущей. Результаты: в ходе проведения численного эксперимента показана возможность реализации способа семиступенчатого регулирования известных трёхкомплектных промышленных установок. Показано также мягкое безударное переключение при переходе с одной ступени регулирования реактивной мощности на другую за счет специального способа подключения сначала двух фаз конденсаторной батареи, а затем третьей. Совмещение операций этих двух способов улучшило регулировочные свойства с повышением быстродействия и точности компенсации реактивной мощности. Приводятся результаты исследования физических процессов, позволяющие выявить эти свойства. На модели отрабатывались действия для автоматизации процессов включения, выключения конденсаторной установки и переключения батарей конденсаторов для регулирования реактивной мощности, которые лягут в основу дальнейших исследований стационарных и динамических режимов работы емкостного компенсатора в замкнутой системе авторегулирования.

Ключевые слова: батареи конденсаторов, способ включения трехфазных конденсаторов, способ регулирования реактивной мощности, соотношение параметров конденсаторов, тиристорные ключи с естественной коммутацией.

Климаш Степан Владимирович (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат технических наук, начальник РЭС Комсомольской дистанции электроснабжения ОАО «РЖД» (681000, Комсомольск-на-Амуре, e-mail: klimash907@mail.ru).

Табаров Бехруз Довудходжаевич (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод
и автоматизация промышленных установок» Комсомольского-на-Амуре государственного университета (681024, Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, 27, e-mail: behruz.tabarov@mail.ru).

Климаш Владимир Степанович (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Промышленная электроника» Комсомольского-на-Амуре государственного университета (681000, Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, 27,
e-mail: klimash10@mail.ru).

1. Климаш В.С., Табаров Б.Д. Исследование трансформаторной подстанции с двухподдиапазонным реакторно-тиристорным регулирующим устройством // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника. Информационные технологии, системы управления. – 2018. – № 28. – С. 92–107. 

2. Klimash V.S., Tabarov B.D. Application of a reactor-thyristor device at a transformer substation // Lecture notes in networks and systems, Germany. – 2021. – P. 614–621.

3. Солодуха Я.Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности (обобщение отечественного и зарубежного опыта). Реактивная мощность
в сетях с несинусоидальными токами и статические устройства для её компенсации. – М.:  Информэлектро, 1981. – 67 с.

4. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. – 2-е изд. – Ростов н/Д: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2008. – 720 с.

5. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. – М.: ЭНАС, 2009. – 456 с.

6. Klimash V.S., Tabarov B.D. The Method and Structure of Switching on and off, and Regulating the Voltage of a Transformer Substation // 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). – Vladivostok, 2018. – P. 8602876. DOI: 10.1109/FarEastCon.2018.8602876

7. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1979. – 431 с.

8. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М., Федин В.Т. Компенсирующие и регулирующие устройства в электротехнических системах. – СПб.: Энергоатомиздат, 1983. – 112 с.

9. Edson H. Watanabe, Richard M. Stephan, Mauricio Aredes. New Concepts of Instantaneous Active and Reactive Power in Electrical Systems with Generic Loads // IEEE Transactions on Power Delivery. – April 1993. – Vol. 8, № 2,

10. Akagi H., Kanazawa Y., Nabae A. Generalized Theory of the Instantaneous Reactive Power in Three-Phase Circuits // Int. Power Electronics Conf. IPEC 83, Tokyo, Japan, 1983. – P. 1375–1386. 

11. Ильяшов В.П. Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1977. – 104 с.

12. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.  – 248 с.

13. Лиске Е.Г., Сельменева Д.С., Шевцов Д.Е. Исследование переходных процессов при управляемом включении конденсаторной батареи // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2017. – № 24. – С. 121–133.

14. Ибрагим Э.А.Э. Разработка и исследование статических компенсаторов реактивной мощности на основе тиристорно-переключаемых схем: дис. … канд. техн. наук. – М.: Изд-во НИУ «МЭИ», 2018. – 143 с.

15. Panfilov D.I., Elgebaly A.E., Astashev M.G. Design and Assessment of Static VAR Compensator on Railways Power Grid Operation under Normal and Contingencies Conditions // 16th EEEIC conference (Florence, Italy, 7–10 June 2016). – Florence, Italy, 2016.

16. Panfilov D.I., Elgebaly A.E., Astashev M.G. Design and Optimization of New Thyristors Controlled Reactorswith Zero Harmonic Content // 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechno­logies and Electron Devices (June 29 – July 3, 2017), Novosibirsk, 2017.

17. Smith L.M. A practical approach in substation capacitor bank applications to calculating, limiting and reducing the effects of transient currents // IEEE Transactions on industry applications. – 1995. – Vol. 31, iss. 4. –
Р. 721–724.

18. Working group 13.04. Shunt capacitor bank switching stresses and test methods (1st part) // Electra. – 1999. – № 182. – Р. 165–189.

19. Шишкин С.А. Автоматическое управление конденсаторными установками по току нагрузки // Электрика. – 2002. – № 5. – С. 33–35.

20. Шишкин С.А. Выбор мощности и количества ступеней регулирования конденсаторных установок // Вестник МГАУ. Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства. – 2003. – Вып. 3. – С. 18–23.

21. Климаш В.С., Тараканов В.И. Способы и устройства для включения и отключения трёхфазных нагрузок // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2015. – № 2. – С. 24–28.

22. Иньков Ю.М., Климаш С.В., Климаш В.С. Электронно-электрические аппараты для компенсаторов реактивной мощности
в промышленных и тяговых сетях // Практическая силовая электроника. – 2018. – № 2(70). – С. 31–35.

23. Пат. 2746796 Рос. Федерация, МПК H 02 M 3/18 (2006.01). Способ регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой / С.В. Климаш, А.М. Константинов, Б.Д. Табаров, В.С. Климаш. –
№ 2020133987/07; заявл. 15.10.2020; опубл. 21.04.2021. Бюл. № 12.

24. Пат. 2749606  Рос. Федерация, МПК H 02 J 3/18 (2006.01). Способ трехступенчатого регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой / В.С. Климаш, Б.Д. Табаров, Р.Р. Ниматов, Е.М. Антонов. – № 2020128868/07; заявл. 31.08.2020; опубл. 16.06.2021. Бюл. № 17.

25. Климаш В.С., Табаров Б.Д. Блочно-модульная модель для исследования физических процессов электротермической установки
с компенсацией реактивной мощности: св-во о гос. регистр. программы для ЭВМ. – М.: ФИПС, 2021. – № 2021614296 от 22 марта 2021 г.

Установки электродинамической сепарации в бегущем магнитном поле находят применение в технологиях переработки твердых отходов производства и потребления. Они применяются для извлечения включений цветных металлов из потока неметаллов, а также для индукционной сортировки лома цветных металлов и сплавов. В статье рассматривается установка, которая состоит из конвейера, перемещающего обрабатываемые материалы, и линейного индуктора, располагаемого под лентой конвейера. Цель исследования: повышение технологической и энергетической эффективности электродинамических сепараторов на основе линейных индукторов. Результаты: показано, что для увеличения степени извлечения металлов из потока отходов без повышения энергопотребления целесообразно использовать линейный индуктор модульной конструкции. При этом модули располагаются со смещением друг относительно друга по ходу движения конвейера
и движения извлекаемых частиц. В случае применения трех модулей индуктора возможная перестановка фаз обмотки на отдельных модулях, которая обеспечивает симметрию фазных токов сепаратора. Выравнивание фазных токов позволяет полностью компенсировать реактивную энергию индукторов. При этом снижаются потери энергии в системе электроснабжения. Показана возможность выбора параметров линейных индукторов на стадии проектирования с учетом достижения минимума полной мощности, потребляемой сепаратором из сети. С учетом возможности компенсации реактивной энергии индукторов предложено перейти к выбору параметров линейных индукторов по условию достижения минимума активной мощности сепаратора. Приведенные примеры расчетов опытно-промышленного образца электродинамического сепаратора показывают, что при таком подходе возможна корректировка параметров индуктора, которая обеспечивает улучшение технологических и энергетических характеристик сепаратора.

Ключевые слова: электродинамическая сепарация, линейная индукционная машина, степень извлечения цветных металлов, электрическая мощность сепаратора, результаты исследований.

Коняев Андрей Юрьевич (Екатеринбург, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета (УрФУ) имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: a.u.konyaev@urfu.ru).

Забалуева Дарья Олеговна (Екатеринбург, Россия) – магистрант кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета (УрФУ) имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: dashenka.1998zabalueva@mail.ru).

Зязев Михаил Евгеньевич (Екатеринбург, Россия) – аспирант кафедры «Электротехника» Уральского федерального университета (УрФУ) имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, e-mail: zyacho72@ gmail.com).

1. Wilson R.J., Veasey T.J., Squires D.M. Application of mineral processing techniques for the recovery of metal from post-consumer wastes // Minerals Engineering. – 1994. – № 7. – P. 975–984. DOI: 10.1016/0892-6875(94)90027-2/
2. Schloemann E. Eddy current techniques for segregating nonferrous metals from waste // Resources, Conservation and Recycling. – 1982. – № 5. – Р. 149–162. DOI: 10.1016/0361-3658(82)90024-8
3. Semuel R.  A new method of scrap recycling // Journal of Metals. – 1980. – Vol. 30. – P. 21–23.
4. “Coreco” introduces new induction powered separator for non-ferrous scrap // Recycling Today, Toronto. – 1979. – Vol. 17, № 8. – P. 90.
5. Patent US № 5133505. Separation of aluminium alloys / G. Bourcier, J. Lowdon; appl. date: 31.01.1990, № 606634; date of publ.: 28.07.1992. IPC class: В02С23/00.
6. Patent JP № 55094658. Non-magnetic metal sorter with linear motor / O. Akishi; appl. date: 08.01.1979; date of publ.: 18.07.1980. IPC class: B03C 1/ 24.
7. Patent JP № 60143846. Linear motor – type sorting device of non-magnetic metal / O. Akishi, T. Makoti, T. Katsuhi; appl. date: 10.12.1984; date of publ.: 30.07.1985. IPC class: B03C 1/ 24.
8. Коняев А.Ю., Жуков А.А., Ширшов Б.П. Линейные асинхронные двигатели в электромагнитных сепараторах для извлечения алюминия из бытовых отходов // Электротехническая промышленность. Электрические машины. – 1981. – № 9. – С. 16–18.
9. Черепнин О.М., Шевелев А.И., Шалимова И.Г. Сепарация немагнитных цветных металлов в бегущем магнитном поле // Цветные металлы. – 1985. – № 11. – С. 85–87.
10. Технология извлечения металлов из твердых бытовых отходов / С.В. Дуденков, Л.Я. Шубов, С.И. Хворостяной [и др.] // Цветные металлы. – 1984. – № 9. – С. 91–96.
11. Володин Г.И. Металлоуловитель цветных металлов на основе двухстороннего линейного асинхронного электродвигателя // Известия вузов. Электромеханика. – 1999. – № 4. – С. 16–18.
12. Устройства для электродинамической сепарации лома и отходов цветных металлов / А.А. Патрик, Н.Н. Мурахин, Т.Н. Дерендяева, А.Ю. Коняев, С.Л. Назаров // Промышленная энергетика. – 2001. – № 6. – С. 16–19.
13. Features of electrodynamic separation the fine fraction of municipal solid waste / A.Yu. Konyaev, Zh.O. Abdullaev, D.N. Bagin, I.A. Konyaev // Ecology and Industry of Russia. – 2017. – Vol. 21, № 6. – P. 4–9. DOI: 10.18412/1816-0395-2017-6-4-9
14. Электродинамические сепараторы с бегущим магнитным полем: основы теории и расчета / А.Ю. Коняев, И.А. Коняев, Н.Е. Маркин, С.Л. Назаров. – Екатеринбург: Изд-во УрФУ, 2012. – 104 с.
15. Коняев А.Ю., Коняев И.А., Назаров С.Л. Применение электродинамических сепараторов в технологиях вторичной цветной металлургии // Цветные металлы. – 2012. – № 11. – С. 22–26.
16. Сепараторы магнитные вихретоковые SMVT [Электронный ресурс]. – URL: http://www.erga.ru/catalog/vikhretokovye-separatory
17. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Олейник А.В. Технология отходов. – М.: Альфа-М, Инфра-М, 2011. – 352 с.
18. Колобов Г.А., Бредихин В.Н., Чернобаев В.М. Сбор и обработка вторичного сырья цветных металлов. – М.: Металлургия, 1993. – 288 с.
19. Lungu M., Rem P. Eddy-current separation of small nonferrous particles by a single-disk separator with permanent magnets // IEEE Transactions on Magnetics. – 2003. – 39(4). – Р. 2062–2067. DOI: 10.1109/tmag.2003.812724
20. Settimo F., Belivacqua P., Rem P. Eddy current separation of fine non-ferrous particles from bulk streams // Physical Separation in Science and Engineering. – 2004. – Vol. 13, № 1. – P. 15–23. DOI: 10.1080/00207390410001710726
21. Smith Y.R., Nagel J.R., Rajamani R.K. Eddy current separation for recovery of non-ferrous metallic particles: A comprehensive review // Minerals Engineering. – 2019. – 133. – Р. 149–159. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.12.025
22. Электродинамические сепараторы с вращающимся магнитным полем для обработки измельченного электронного лома / А.Ю. Коняев, И.А. Коняев, С.Л. Назаров, Н.С. Якушев // Промышленная энергетика. – 2015. – № 7. – С. 44–47.
23. Коняев А.Ю., Коняев И.А., Назаров С.Л. Повышение энергоэффективности электродинамических сепараторов на стадии проектирования // Промышленная энергетика. – 2014. – № 4. – С. 22–26.
24. Коняев А.Ю., Назаров С.Л. Исследования характеристик электродинамических сепараторов на основе двумерной модели // Электротехника. – 1998. – № 5. – С. 52–57.

Используемые для питания электротехнических установок кабельные линии отличаются конструкциями, условиями эксплуатации и размещением. В процессе эксплуатации кабельных сооружений возникают определенные сложности в  контроле теплового состояния элементов их конструкций. Своевременное определение значений максимальных температур внутри кабеля
и участков возможных перегревов необходимо для поддержания работоспособности систем электроснабжения. Поэтому сегодня актуальной задачей является разработка методик быстрого и малозатратного определения теплового состояния элементов кабеля. Объект исследования: четыре кабельные линии, размещенные в подземном кабельном канале, с заданными диапазонами рабочих токовых нагрузок. Цель исследования: разработка методики оперативного прогнозирования технологических параметров эксплуатации кабельных линий для различных нагрузочных режимов. Задачи: разработка математической модели, заменяющей натурные эксперименты; проведение серии экспериментов и набор статистических данных; разработка параметрической модели на основе полученных данных. Моделирование и экспериментальная часть: на первом этапе исследования реальный кабельный канал был заменен его эквивалентной математической моделью, основанной на базовых уравнениях сохранения. Численная реализация модели была осуществлена с помощью комплекса Ansys. На следующем этапе с использованием этой модели были набраны экспериментальные данные, позволившие перейти к полиноминальной параметрической модели, отражающей зависимость нагрева элементов кабельной линии от токовых нагрузок. Модель учитывает взаимовлияние линий в канале и условия окружающей среды. Далее была проведена оценка соответствия результатов, полученных с применением параметрической модели, экспериментальным данным, показавшая работоспособность предлагаемой методики. Значимость полученных результатов: разработанная двухэтапная методика исследования применима для исследования похожих объектов при анализе тепловых процессов.

Ключевые слова: параметрическая модель, полином, кабельный канал.

Труфанова Наталия Михайловна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Конструирование и технологии в электротехнике» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ktei@pstu.ru).

Казаков Алексей Владимирович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Конструирование и технологии
в электротехнике» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29,
e-mail: ktei@pstu.ru).

Кухарчук Ирина Борисовна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: kuharchuk_ib@mail.ru).

1. Халитов В. Кабели со СПЭ-изоляцией. Расчет блочной канализации // Новости электротехники. – 2017. – № 5(107)–6(108). – С. 72–78.
2. Багаутдинов И.З., Кувшинов Н.Е. Преимущества применения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена // Инновационная наука. – 2016. – № 3–3. – С. 51–53.
3. Щебенюк Л.А., Антонец Т.Ю. Исследования потерь в изоляции высоковольтных силовых кабелей с полимерной изоляцией // Электротехника и электромеханика. – 2016. – № 4. – С. 58–62.
4. Удовиченко О.В. Температурный мониторинг кабельных линий высокого напряжения на основе кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена // Линии электропередачи 2008: проектирование, строительство опыт эксплуатации и научно-технический прогресс: материалы III Рос. науч.-практ. конф. с междунар. участ. – Новосибирск, 2008. – С. 301–304.
5. Real Time Monitoring of Power Cables by Fibre Optic Technologies. Tests, Applications and Outlook / G.J. Anders, J.-M. Braun, A. Downes John, N. Fujimoto, M-H. Luton, S. Rizzetto // 6th International Conference on Insulated Power Cables (JiCable'03). – Paris, 2003.
6. Кухарчук И.Б., Труфанова Н.М. Управление распределением электрической энергии в кабельном канале // Электротехника. – 2019. – № 11. – С. 2–7. DOI: 10.3103/S1068371219110099
7. Программа моделирования температуры провода и потерь мощности на основе учета режимных и атмосферных факторов / А.Б. Баламетов, Э.Д. Халилов, М.П. Байрамов [и др.] // Программные продукты и системы. – 2018. – Т. 31. – № 2. – С. 396–402. DOI: 10.15827/0236-235X.031.2.396-402
8. Короткевич М.А., Азаров С.Н. Оценка воздействия кабельных линий электропередачи на окружающую среду // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. – 2019. – Т. 62. – № 5. – С. 422–432. DOI: 10.21122/1029-7448-2019-62-5-422-432
9. Зализный Д.И., Широков О.Г. Адаптивная математическая модель тепловых процессов трехжильного силового кабеля // Вестник Гомель. гос. техн. ун-та им. П.О. Сухого. Электротехника и энергетика. – 2014. – № 2. – С. 51–63.
10. Baazzim M.S., Al-Saud M.S., El-Kady M.A. Comparison of  Finite-Element and IEC Methods for Cable Thermal Analysis under Various Operating Environments // International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. – 2014. – Vol. 8. – № 3. – P. 484–489.
11. Бирюлин В.И., Куделина Д.В., Горлов А.Н. Расчет температуры нагрева изоляции кабеля с учетом влияния рядом проложенных кабелей // Вестник Казан. гос. энергетич. ун-та. – 2019. – № 2 (42). – С. 56–64.
12. Лебедев В.Д., Зайцев Е.С. Расчет температуры жилы однофазного высоковольтного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в режиме реального времени // Вестник Иванов. гос. энергетич. ун-та. – 2015. – № 4. – С. 11–16. DOI: 10.17588/2072-2672.2015.4.011-016
13. Математическое моделирование магнитодинамических процессов при определении потерь в металлических экранах силовых кабелей / А.Г. Щербинин, Е.А. Бородина, Е.В. Субботин [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. – 2020. – № 12. – С. 246–248.
14. Навалихина Е.Ю., Труфанова Н.М. Математическое моделирование тепловых и электромагнитных процессов при определении допустимых токовых нагрузок кабельных линий // Известия Томск. политехн. ун-та. – 2014. – Т. 325. – № 4. – С. 82–90.
15. Труфанова Н.М., Кухарчук И.Б. Оценка работоспособности кабельного канала на основе численного моделирования процессов термодинамики // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2020. – № 35. – С. 30–42. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.3.02
16. Казаков А.В. Численное моделирование охлаждающей системы радиоэлектронного устройства // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2020. – № 34. – С. 128–144.
17. Terlych A.E., Shcherbinin A.G. Controlling polymer-insulation extrusion process in production of cables // Russian Electrical Engineering. – 2013. – 84 (11). – P. 617–621.
18. Мониторинг температуры СПЭ изоляции кабельных линий для определения остаточного ресурса / В.Н. Пугач, Д.А. Поляков, К.И. Никитин [и др.] // Динамика систем, механизмов и машин. – 2017. – Т. 5. – № 3. – С. 84–92. DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-3-84-92
19. Кучеров Ю.Н. Проблемы обеспечения безопасности потребителей и объектов электроэнергетики при нарушениях работы энергосистемы // Энергетик. – 2007. – № 8. – С. 8–12.
20. Труфанова Н.М., Кухарчук И.Б., Феофилова Н.В. Расчет теплового поля кабельного канала с учетом тепловых потерь в экранах кабелей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2018. – № 28. – С. 179–193.
21. Коржов А.В. Оценка теплового режима работы изоляции в 2D-модели звена «кабель 6(10) кВ – грунт» в Ansys с учетом подвижек грунта и уставок устройств релейной защиты // Вестник Южно-Урал. гос. ун-та. Сер. Энергетика. – 2013. – Т. 13. – № 1. – С. 39–45.
22. Труфанова Н.М., Навалихина Е.Ю. Управление токовой нагрузкой линий в кабельном канале с учетом сложного теплообмена // Известия Самар. науч. центра Рос. акад. наук. – 2012. – Т. 14. – № 4(5). – С. 1318–1321.

Рассмотрены и сравнены различные магнитные структуры роторов, применяемых в синхронных двигателях с постоянными магнитами. Во многих областях промышленности производимые на оборудовании операции требуют точного механического движения, будь то сборочные, точильные, сварочные операции, различные системы позиционирования, например, системы наведения солнечных батарей. Классическая реализация таких движений сводится к применению редукторного электропривода на отдельных узлах оборудования либо к установке одного привода для нескольких операций (концепция «главного» привода). Однако в редукторах и преобразователях вращательного движения в линейное всегда присутствуют люфты и зазоры. Кроме того, наличие дополнительных гибких связей вносит нелинейные возмущения в движение механизмов. Развитие современного электропривода и систем управления им позволяет отказаться от применения кинематических преобразователей и объединить двигатель с нагрузкой напрямую. Электропривод без применения кинематических преобразователей называется прямым (безредукторным) электроприводом. В таком приводе усилие передается без потерь скорости и точности, отсутствуют дополнительные нелинейности и упругости. Кроме того, ввиду отсутствия износа механических частей прямой привод становится более надежным по сравнению с редукторным. Наибольшее распространение в прямом электроприводе получили синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ) ввиду их лучших по сравнению с другими типами двигателей характеристик. Цель исследования: рассмотреть принципиальные отличия структур роторов СДПМ. Методы: графическое исследование магнитных структур, использование схем замещения СДПМ. Результаты: рассмотрено влияние расположения магнитов на характеристики двигателя. Возникающий в случае явнополюсности ротора реактивный момент описан с точки зрения влияния его на управление двигателем. Введен коэффициент, характеризующий анизотропию магнитных свойств двигателя. Показаны угловые характеристики для разных типов роторов двигателей и влияние их на угол тока статора при управлении двигателем.

Ключевые слова: синхронный двигатель с постоянными магнитами, явнополюсный ротор, неявнополюсный ротор, выступающие магниты, вставные магниты, встроенные магниты, реактивный момент.

Попов Сергей Анатольевич (Краснодар, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники и электрических машин Кубанского государственного технологического университета (350072, Краснодар, ул. Московская 2; e-mail: sa_popov@inbox.ru).

Кривченков Владимир Игоревич (Краснодар, Россия) – аспирант кафедры электротехники и электрических машин Кубанского государственного технологического университета (350072, Краснодар, ул. Московская 2, e-mail: vldmrkr5@ya.ru).

Асташов Максим Александрович (Краснодар, Россия) – аспирант кафедры электротехники и электрических машин Кубанского государственного технологического университета (350072, Краснодар, ул. Московская, 2, e-mail: i.am.jlaku@gmail.com).

Попова Светлана Валентиновна (Краснодар, Россия) – аспирантка кафедры электротехники и электрических машин Кубанского государственного технологического университета (350072, Краснодар, ул. Московская 2, e-mail: s.sv23@mail.ru).

1. Копылов И.П. Электрические машины: учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. – М.: Высшая школа: Логос, 2000. – 607 с.
2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2010. – 350 с.
3. New material for permanent magnets on a base of Nd and Fe (Invited) / Masato Sagawa, Setsuo Fujimura, Norio Togawa, Hitoshi Yamamoto, Yutaka Matsuura // Journal of Applied Physics. – 1984. – 55. – P. 2083–2087. DOI: 10.1063/1.333572
4. Gieras J.F. Permanent Magnet Motor Technology: Design and Applications. – 3th ed. – Florida, USA: CRC Press, 2009. – 616 p.
5. Schwarz B. Converter-Fed Synchronous Machine with High Performance Dynamic Behaviour for Servo-Drive Application // IFAC Proceedings Volumes. – September 1983. – Vol. 16, iss. 16. – P. 375–382. DOI: 10.1016/S1474-6670(17)61892-5
6. Lajoie-Mazenc M., Villanueva C., Hector J. Study and Implementation of Hysteresis Controlled Inverter on a Permanent Magnet Synchronous Machine // IEEE Transactions on Industry Applications. – March 1985. – Vol. IA-21, no. 2. – P. 408–413. DOI: 10.1109/TIA.1985.349662
7. Корельский Д.В., Потапенко Е.М., Васильева Е.В. Обзор современных методов управления синхронными двигателями с постоянными магнитами // Радіоелектроніка, інформатика, управління. – 2001. – № 2(6). – С. 155–159.
8. Design and Comparison of Interior Permanent Magnet Motor Topologies for Traction Applications / Y. Yang, S. Castano, R. Yang, M. Kasprzak, B. Bilgin, A. Sathyan, H. Dadkhah, A. Emadi / IEEE Transactions on Transportation Electrification. – March 2017. – Vol. 3, no. 1. – P. 86–97. DOI: 10.1109/TTE.2016.2614972
9. Position Sensorless Control Techniques for Permanent Magnet Synchronous Machine Drives / G. Wang [et al.]. – Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2020. – 305 p. DOI: 10.1007/978-981-15-0050-3
10. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / Иванов. гос. энергетич. ун-т им. В.И. Ленина. – Иваново, 2008. – 298 с.
11. Анучин А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. – М.: Изд. дом МЭИ, 2015. – 373 с.
12. A new design concept of permanent magnet machine for flux weakening operation / Longya Xu, Lurong Ye, Li Zhen, A. El-Antably // IEEE Transactions on Industry Applications. – March-April 1995. – Vol. 31, no. 2. – P. 373–378. DOI: 10.1109/28.370287
13. Гельвер Ф.А. Конструкции реактивных электрических машин. Характеристики, достоинства и недостатки // Труды Крыловского гос. науч. центра. – 2020. – Т. 1, № 391. – С. 140–150. DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-391-140-150
14. George Ellis. Control System Design Guide. A Practical Guide. – Academic Press, 2004. – 464 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-237461-6.X5000-0
15. Балковой А.П. Цаценкин В.К. Прецизионный электропривод с вентильными двигателями. – М.: Изд. дом МЭИ, 2010. – 328 с.
16. Sebastian T., Slemon G.R. Operating Limits of Inverter-Driven Permanent Magnet Motor Drives // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1987. – Vol. IA-23, no. 2. – P. 327–333. DOI: 10.1109/TIA.1987.4504909
17. Optimum machine parameters and design of inverter-driven synchronous motors for wide constant power operation / S. Morimoto, M. Sanada, Y. Takeda, K. Taniguchi // IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Denver, CO, USA. – 1994. – Vol. 1. – P. 177–182. DOI: 10.1109/2943.541242
18. Справочная система SimInTech [Электронный ресурс]. – URL: https://help.simintech.ru/ (дата обращения: 17.03.2021).
19. Staton D., Miller T.J.E., Wood S.E. Maximising the saliency ratio of the synchronous reluctance motor // Electric Power Applications, IEE Proceedings B. – 1993. – P. 249–259. DOI: 10.1049/ip-b.1993.0031
20. Vagati A., Pellegrino G., Guglielmi P. Comparison between SPM and IPM motor drives for EV application // The XIX International Conference on Electrical Machines – ICEM 2010. – 2010. – P. 1–6. DOI: 10.1109/ICELMACH.2010. 5607911
21. Томасов В.С., Ловлин С.Ю., Егоров А.В. Алгоритмы компенсации пульсаций момента прецизионного электропривода на базе синхронной машины с постоянными магнитами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2013. – № 2(84). – С. 77–83.
22. Jagasics S., Vajda I. Comparison of different PMSM rotor configurations // IEEE International Electric Vehicle Conference (IEVC), Florence. – 2014. – P. 1–5. DOI: 10.1109/IEVC.2014.7056196
23. Guo S., Guo H., Xu J. Design and Comparison of Six-Phase Fault-Tolerant Interior Permanent Magnet Motor and Surface-Mounted Permanent Magnet Motor for Electric Vehicles // 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). – 2018. – P. 120–125. DOI: 10.23919/icems.2018.8549067
24. Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. – М.: Техносфера, 2011. – 576 с.
25. Структура ротора с двойной клеткой для улучшенной синхронизации синхронных двигателей с постоянными магнитами / Hongbo Qiu, Yong Zhang, Cunxiang Yang, Ran Yi // Технiчна електродинамiка. – 2020. – № 1. – С. 40–47. DOI: 10.15407/techned2020.01.040
26. Zöhra B., Akar M., Eker M. Design of A Novel Line Start Synchronous Motor Rotor // Electronics. – 2019. – Vol. 8. – 25 p. DOI: 10.3390/electronics8010025
27. Высокодинамичные электрические машины с постоянными магнитами и массивными высокотемпературными сверхпроводниковыми элементами / А.В. Левин, П.С. Васич, Д.С. Дежин, Л.К. Ковалев, К.Л. Ковалев, В.Н. Полтавец, В.Т. Пенкин // Электричество. – 2012. – № 2. – С. 2–10.
28. Vagati A. Advanced Motor Technologies: Synchronous Motors and Drives. – Springer, 1997. – 25 p. DOI: 10.1007/978-3-642-60832-2_18

Рассмотрено поэтапное конструирование цилиндрического линейного вентильного электродвигателя, который может быть использован в качестве электропривода для исполнительного механизма прямого нанесения материалов. В шлифовальном станке линейный двигатель может быть использован для организации возвратно-поступательного движения, обеспечивающего перемещение план-шайбы. Конструкция цилиндрического линейного вентильного двигателя
с постоянными магнитами согласно предварительным проектно-конструкторским расчетам имеет ряд особенностей, которые в процессе производства необходимо обязательно учитывать. Цель исследования: разработка технологического процесса производства цилиндрического линейного вентильного двигателя, учитывающего особенности его нестандартной конструкции. Методы: в статье в виде алгоритма, состоящего из последовательности операций, представлены этапы производственного цикла цилиндрического линейного вентильного двигателя. Результаты: представленный в статье технологический процесс учитывает рекомендации по выбору материала и особенности формирования конечного изделия на каждом конкретном его этапе. Разработанная конструкция электрической машины была реализована в виде опытного образца, для исследования которого также создан экспериментальный испытательный стенд в различных вариантах комплектации. На этом стенде проводились исследования цилиндрического линейного вентильного двигателя на предмет определения тягового усилия с целью подтверждения верности проектно-конструкторских расчетов. Приведены результаты испытаний, подтверждающие высокую степень сходимости расчетных и экспериментальных значений тягового усилия спроектированного цилиндрического линейного вентильного электродвигателя. Практическая значимость: полученные результаты подтверждают возможность создания цилиндрического линейного вентильного двигателя малой мощности для организации возвратно-поступательного движения, обеспечивающего перемещение план-шайбы шлифовального станка.

Ключевые слова: цилиндрический линейный вентильный электродвигатель, технология изготовления, испытательный стенд, тяговое усилие.

Чабанов Евгений Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский проспект, 29, e-mail: ceapb@mail.ru).

Коротаев Александр Дмитриевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский проспект, 29, e-mail: alexanderkorotaev16@gmail.com).

Адонин А.Н. Процессы глубиннонасосной нефтедобычи. – М.: Недра, 1964. – 264 с.
 Семенов В.В., Огарков Э.М., Коротаев А.Д. Специальные асинхронные электродвигатели для нефтедобычи: монография. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 286 с.

3. Zhang Fengwu. Electric submersible Pump lifting process optimization // Proceedings of 2013 2nd International Conference on Measurement, Information and Control. – 2013. – P. 1328–1331. DOI: 10.1109/MIC.2013.6758204

4. Шимчак И. Инновационные разработки магнитных систем для синхронных машин с постоянными магнитами // Электроэнергетика. – 2009. – № 9. – С. 37–44.

5. Шулаков Н.В., Шутемов С.В. Перспективы использования цилиндрического линейного вентильного двигателя в качестве привода плунжерных нефтедобывающих агрегатов // Фундаментальные исследования. – 2016. – Т. 4, № 12. – С. 795–799.

 Новые технологии эксплуатации малодебитного и периодического фонда / Э.Ю. Вдовин, Л.И. Локшин, М.А. Лурье [и др.] // Эксплуатация осложненного фонда скважин: сб. тр. произв.-техн. конф. – Сургут, 2017. – С. 40–43.
 Промышленное использование нетрадиционных технических
и технологических решений для нефтедобычи на промыслах Пермского края / Е.Ю. Вдовин, Л. Локшин, В. Семенов [и др.] // Автоматизация
в электроэнергетике и электротехнике: материалы междунар. науч.-техн. конф. (Пермь, 21–22 апреля 2016). – Пермь: Изд-во Пермского нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – С. 212–222.

8. Lewis L.H., Jiménez-Villacorta F. Perspectives on Permanent Magnetic Materials for Energy Conversion and Power Generation // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2013. – Vol. 44. – P. 2–20.

Бакиров Р.И., Попов М.С., Бердин С. Первый опыт применения плунжерных насосов с погружным линейным электроприводом в ОАО «НК “РОСНЕФТЬ”» // Научно-технический вестник
ОАО «НК “РОСНЕФТЬ”». – 2016. – № 2 (43). – С. 72–75.

10. Вилнитис А.Я., Дриц М.С. Концевой эффект в линейных асинхронных двигателях. – Рига: Зинатне, 1981. – 255 с.

11. Огарков Е.М., Коротаев А.Д. Поперечный эффект линейных асинхронных двигателей с учетом анизотропии вторичного элемента // Электричество. – 1991. – № 4. – С. 36–40.

12. Многофункциональный линейный асинхронный двигатель
с продольно-поперечным магнитным потоком для магнитнолевитационного транспорта / В.А. Соломин, А.В. Соломин, В.В. Коледов,
Н.А. Трубицина // Транспортные системы и технологии: сетевой электрон. журнал. – 2018. – Т. 4, № 2. – C. 167–179.

13. Веселовский О.Н., Полевский В.И. Аналитическое исследование электромагнитного поля цилиндрического асинхронного двигателя с анизотропным вторичным элементом // Электродвигатели с разомкнутым магнитопроводом: сб. науч. трудов. – Новосибирск: Изд-во Новосибирс. электротехн. ин-та, 1973. – Вып. 1. – С. 18–28.

14. Klyuchnikov A.T., Korotaev A.D. The efficiency of the electric motor of a subsurface pump with reciprocating action and losses in a leading-in cable // Russian Electrical Engineering. – 2016. – 87(11). – P. 626–629.

15. Klyuchnikov, A.T., Korotaev, A.D., Shutemov, S.V. Modeling of a cylindrical linear AC electronic motor // Russian Electrical Engineeringthis. – 2013. – 84(11). – P. 606–609.

 Пат. № 162544 Рос. Федерация. Устройство для двухрядной намотки катушки / А.Т. Ключников, А.Д. Коротаев, В.Г. Еременко // БИ. – 2016. – № 17.

17. Shulakov N.V., Shutemov S.V. The method of calculation of electromagnetic processes in a cylindrical linear brushless motors // Russian Electrical Engineering. – 2014. – 85(11). – P. 663–667.

18. Мирзин А.М., Коротаев А.Д., Шутемов С.В. Усилие тяжения цилиндрического линейного вентильного двигателя с постоянными магнитами между статором и вторичным элементом // Научное обозрение. Технические науки. – 2014. – № 2. – С. 61–61.

19. Yanyan Liu, Liu X., Sun Chaoyong. Comparative Study of Electromagnetic Performance of Multi-Tooth Switching Flux Permanent Magnet Memory Machine // Electric Machines and Systems. – 2018. – P. 1–5. DOI: 10.1109/SCEMS.2018.8624830

20. A Cylindrical Linear Valve Electric Motor for the Executive Mechanism of Material Application Research / A.D. Korotaev, A.T. Kluchnikov, S.A. Lokteev, D.A. Oparin, S.V. Shutemov // Proceedings – ICOECS 2020: 2020 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems. – 2020. – 9278484.

21. Тимашев Е.О., Чирков Д.А., Коротаев А.Д. Режим работы цилиндрического линейного вентильного двигателя при добыче нефти // Высокие технологии и инновации в науке: материалы междунар. конф. (Санкт-Петербург, 28 января 2019 г.). – СПб, 2019. – С. 76–81.

22. Zhuzhgov N.V., Korotaev A.D., Chabanov E.A. Calculation of transients of a cylindrical linear valve motor // AIP Conference Proceedings. – 2021. – 2402. – 050035 р.

23. Ключников А.Т, Коротаев А.Д., Чирков Д.А. Метод расчета магнитной цепи цилиндрического линейного вентильного двигателя по схеме замещения // Информационно-измерительные и управляющие системы. – 2016. – Т. 14, № 9. – С. 64–69.

Chirkov D.A., Timashev E.O. Efficiency of a submersible plunger pump linear motor // E3S Web of Conferences. – 2019. – 02012 p.

25. Research on Performance High-speed Multi-stage Cylinder Linear International Conference on Future Energy, Environment, and Materials. – 2012. – 16. – Р. 1904–1912. DOI: 10.1016/j.egypro.2012.01.291

26. Performance test of a 1MW class HTS syn-chronous motor for industrial application / Y. Kwon, H. Kim, S. Baik, E. Lee, K. Ryu //
J. Physica C. – 2008. – 468. – P. 2081–2086. – URL: https://doi.org/10.1016/j.physc.2008.05.249

 Овчинников И., Адволоткин Н. Закономерности проектирования вентильных двигателей с постоянными магнитами для станков
с ЧПУ и других механизмов // Российская электротехника. – 1988. –
7. – С. 59–65.

28. Зечихин Б., Журавлев С., Ситин Д. Расчетные коэффициенты синхронных машин с редкоземельными магнитами // Электричество. – 2009. – 3. – С. 35–40.

29. Timashev E.O., Chirkov D.A., Korotaev A.D. Operating characteristics of a cylindrical linear induction motor // Russian Electrical Engineering. – 2018. – Vol. 89, № 11. – P. 643–647.

Современным проектам, использующим нейронные сети, было бы полезно разгрузить вычислительные центры, распределив вычислительные мощности для нейросетевого распознавания в распределенной сети. Целью исследования является разработка метода синтеза устройств реализации искусственных нейронных сетей на ПЛИС и микроконтроллерах, ориентированных на туманные вычисления. Основой для создания рассматриваемых устройств будет являться искусственная нейронная сеть, которую потребуется разделить на несколько блоков. Каждый из этих вычислительных блоков будет исполняться на отдельном физическом устройстве, связь между ними будет осуществляться с помощью стандартных каналов и протоколов. Методика исследования базируется на анализе информации о существующих нейронных сетях
и математическом моделировании нейронной сети, которая будет пригодной для работы в режиме туманных вычислений. В результате исследования планируется получить математическую модель нейронной сети и метод деления нейронной сети на блоки, которые будут работать на оконечных устройствах, также будет проведено испытание данного метода на тестовом каскаде вычислительных устройств. В статье рассмотрены существующие классы искусственных нейронных сетей, исходя из полученного обзора выбраны параметры сетей, с которыми будет проводиться работа в рамках данного исследования. Разработана математическая модель, которая позволяет из обычной нейронной сети, которая монопольно выполняется на одном вычислительном устройстве, получить набор блоков, последовательное исполнение которых на каскаде устройств приведет к результатам, аналогичным результатам работы оригинальной сети. Выбраны входные параметры для метода разделения, которые позволят осуществить дальнейшие эксперименты с устройствами.

Ключевые слова: математическая модель, искусственная нейронная сеть, ПЛИС, микроконтроллеры, туманные вычисления, принятие решений, устройство нейросетевого распознавания, метод синтеза.

Бахтин Вадим Вячеславович (Пермь, Россия) – аспирант, младший научный сотрудник кафедры «Автоматика и телемеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: bakhtin_94@bk.ru).

1. Бахтин В.В. Модификация алгоритма идентификации и категоризации научных терминов с использованием нейронной сети // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. – 2019. – Т. 21, № 3. – С. 14–19.
2. Zupan Jure. Introduction to Artificial Neural Network (ANN) Methods: What They Are and How to Use Them // Acta Chimica Slovenica. – 1994. – Vol. 41, № 3. – P. 327–352.
3. Rosenblatt F. The perceptron: A probabilistic model for information storage and organization in the brain // Psychological Review. – 1958. – Vol. 65, № 6. – P. 386–408. DOI: 10.1037/h0042519
4. Aazam, Mohammad, Zeadally, Sherali, Harras, Khaled Fog Computing Architecture, Evaluation, and Future Research Directions // IEEE Communications Magazine. – 2018. – № 56. – P. 46–52. DOI: 10.1109/MCOM.2018.1700707
5. Тюрин С.Ф., Каменских А.Н. БМК-реализация самосинхронного генератора логических функций для нейронных сетей // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. – 2018. – № 7. – С. 26–32.
6. Тюрин С.Ф. Анализ дискретных пороговых элементов нейронный сетей // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. – 2018. – № 7. – С. 20–25.
7. Surbiryala J., Rong C. Cloud Computing: History and Overview // IEEE Cloud Summit. – 2019. – P. 1–7. DOI: 10.1109/CloudSummit47114.2019.00007
8. Fog Computing: A Comprehensive Architectural Survey / P. Habibi, M. Farhoudi, S. Kazemian, S. Khorsandi, A. Leon-Garcia // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 69105–69133. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2983253
9. Priyabhashana H.M.B., Jayasena K.P.N. Data Analytics with Deep Neural Networks in Fog Computing Using TensorFlow and Google Cloud Platform // 14th Conference on Industrial and Information Systems (ICIIS). – 2019. – P. 34–39. DOI: 10.1109/ICIIS47346.2019.9063284
10. Hayman S. The McCulloch-Pitts model // International Joint Conference on Neural Networks. Proceedings (Cat. No.99CH36339). – 1999. – Vol. 6. – P. 4438–4439. DOI: 10.1109/IJCNN.1999.830886
11. Гафаров Ф.М., Галимянов А.Ф. Искусственные нейронные сети и приложения: учеб. пособие. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2018. – С. 121.
12. Галимянов Ф.А., Гафаров Ф.М., Хуснутдинов Н.Р. Модель роста нейронной сети // Математическое моделирование. – 2011. – Т. 23, № 3. – С. 101–108.
13. Isaeva E., Bakhtin V., Tararkov A. Collecting the Database for the Neural Network Deep Learning Implementation / Antipova T., Rocha A. (eds.) Digital Science // DSIC18 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing. – Springer, Cham, 2019. – Vol. 850. – P. 12–18. DOI: 10.1007/978-3-030-02351-5_2
14. Bakhtin V.V., Isaeva E.V. New TSBuilder: Shifting towards Cognition // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). – 2019. – P. 179–181. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8656917
15. Bakhtin V.V., Isaeva E.V., Tararkov A.V. TSBuilder 2.0: Improving the Identification Accuracy Due to Synonymy // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). – 2020. – P. 225–228. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039207
16. Bakhtin V.V., Isaeva E.V., Tararkov A.V. TSMiner: from TSBuilder to Ecosystem // 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). – 2021. – P. 221–224. DOI: 10.1109/ElConRus51938.2021.9396569
17. Isaeva E., Bakhtin V., Tararkov A. Formal Cross-Domain Ontologization of Human Knowledge / Rocha Á., Ferrás C., Montenegro Marin C., Medina García V. (eds) // Information Technology and Systems. ICITS 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing. – Springer, Cham, 2020. – Vol. 1137. – P. 94–103. DOI: 10.1007/978-3-030-40690-5_10
18. Bakhtin V., Isaeva E. Developing an Algorithm for Identification and Categorization of Scientific Terms in Natural Language Text through the Elements of Artificial Intelligence // 14th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE) – 44894. Proceedings. – Novosibirsk, 2018. – P. 384–390.
19. Tang Z., Wang D., Zhang Z. Recurrent neural network training with dark knowledge transfer // IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). – 2016. – P. 5900–5904. DOI: 10.1109/ICASSP.2016.7472809
20. Kohonen T. The self-organizing map // Proceedings of the IEEE. – 1990. – Vol. 78, № 9. – P. 1464–1480. DOI: 10.1109/5.58325
21. Hubert A.B., Te Braake, Gerrit Van Straten Random activation weight neural net (RAWN) for fast non-iterative training // Engineering Applications of Artificial Intelligence. – 1995. – Vol. 8, iss. 1. – P. 71–80. DOI: 10.1016/0952-1976(94)00056-S
22. Каменских А.Н., Тюрин С.Ф. Методика комбинированного резервирования асинхронных нейронных сетей // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. – 2016. – № 8. – С. 36–40.
23. Fast Deep Neural Networks With Knowledge Guided Training and Predicted Regions of Interests for Real-Time Video Object Detection / W. Cao, J. Yuan, Z. He, Z. Zhang, Z. He // IEEE Access. – 2018. – Vol. 6. – P. 8990–8999. DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2795798
24. Yasnitsky L.N., Yasnitsky V.L. Technique of design of integrated economic and mathematical model of mass appraisal of real estate property by the example of Yekaterinburg housing market // Journal of Applied Economic Sciences. – 2016. – Vol. 11, no. 8. – P. 1519–1530.
25. Ясницкий Л.Н. Интеллектуальные системы. – М.: Лаборатория знаний, 2016.

Важной особенностью математических моделей является тот факт, что их математическое описание возможно упростить. Это делается не только по причине такой возможности, но и ввиду необходимости повысить ее быстродействие. Чем проще модель, тем быстрее происходит расчёт переменных, тем легче она алгоритмизируется. Упрощение является сложным и важным этапом разработки модели, поскольку требует понимания главных процессов в исследуемом объекте. Цель работы: исследовать возможность замены модели гибридного шагового двигателя на линеаризованную модель шагового двигателя для использования этой модели в процедурах синтеза системы управления. Методы: исследована математическая модель гибридного шагового двигателя на основе математических моделей Лагранжа – Максвелла; разработана модель системы обратной связи по положению ротора для возможности управления шаговым двигателем по углу поворота его вала ротора; на основе этих моделей получена линеаризованная модель использующая предварительно полученную нагрузочную характеристику шагового привода (привод состоит из шагового двигателя и управляющего драйвера). Результаты: выполнено сравнение модели гибридного шагового двигателя и линеаризованной модели на возможность отработки необходимого угла поворота ротора, а также отработки аварийного режима пропуска шагов при нагрузке, превышающей максимальные значения. Практическая значимость: полученные результаты сравнения показали, что для синтеза системы управления нет необходимости использовать полную модель шагового двигателя, при имеющихся технических характеристиках уже существующего шагового привода достаточно обойтись упрощённой моделью.

Ключевые слова: шаговый двигатель, гибридный шаговый двигатель, математическая модель, линеаризованная модель, способ управления.

Кавалеров Борис Владимирович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, заведующий кафедрой «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: kbv@pstu.ru).

Фалалеев Дмитрий Викторович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: falaleev6@inbox.ru).

1. Денисов В.А., Жуков А.В. Математическое моделирование работы шагового двигателя в составе мехатронного модуля компенсации износа режущего инструмента // Известия Самар. науч. центра РАН. – 2012. – Т. 14, № 6. – С. 54–58.
2. Красовский А.Б. Способ повышения быстродействия шагового электропривода // Электронный научно-технический журнал. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. – № 9. – С. 511–518.
3. Кулинченко Г.В., Багута В.А., Коробов А.Г. Оценка характеристик мехатронного модуля на базе шагового двигателя // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Сер. Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. – 2013. – № 51. – С. 43–53.
4. Karadeniz A.M., Alkayyali M., Szemes P.T. Modelling and Simulation of Stepper Motor For Position Control Using LabVIEW // Recent Innovations in Mechatronics. – 2018. – Vol. 5, № 1. DOI: 10.17667/riim.2018.1/7
5. Солоха А.А. Квазиоптимизация быстродействия при управлении позиционированием шагового двигателя: автореф. дис. … канд. техн. наук (05.13.01) / ДГТУ. – Ростов-н/Д, 2006. – 22 с.
6. Семисалов В.В. Разработка математической модели для исследования динамических режимов работы шагового электропривода с трехфазным инвертором напряжения: автореф. дис. … канд. техн. наук (05.09.03) / Моск. гос. авиац. ин-т. – М., 2005. – 24 с.
7. Lekomtsev P.V. Discrete model of hybrid stepper motor by optimal state space control // IOP Conference Series Materials Science and Engineering 971. – 2020. – P. 1–6. DOI:10.1088/1757-899X/971/5/052022
8. Усольцев А.А. Электрические машины автоматических устройств: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2011. – 213 с.
9. Acamley P. Stepping Motors a guide to theory and practice // 4th edition. – Milton Keynes U.K.: Lightning Sourse UK Itd 2007. – 158 p.
10. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1982. – 392 с.
11. Фортуна В., Сергеев С. Микрошаговый режим работы шагового двигателя, дробление шага [Электронный ресурс] // Электропривод. – URL: https://electroprivod.ru/microstepping_mode.htm (дата обращения:  25.09.2021).
12. Горячев О.В., Ефромеев А.Г., Степочкин А.О. Разработка нелинейной математической модели гибридного шагового двигателя на основе анализа магнитного поля машины // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2017. – № 12. – Ч. 3. – С. 9–27.
13. Степочкин А.О. Моделирование работы шагового электрического двигателя гибридного типа в пакете Simulink // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2018. – С. 308–315.
14. Samokhvalov D., Stoliarov S., Kekkonen A. The Hybrid Stepper Motor Modeling in Simulink // IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW); Saint Petersburg, 2–4 February 2015.
15. Alhinqari A., Alhinqari A. Simulation of Stepper Motor Motion and Control // 1st International Maghreb Meeting of the Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering MI-STA. – 2021. – P. 573–578. DOI: 10.1109/MI-STA52233.2021.9464460
16. Аверин С.В., Коваленко И.М., Шевцов Д.А. Модель двухфазного гибридного униполярного шагового двигателя для анализа работы систем авиационной автоматики // Практическая силовая электроника. – 2015. – № 3 (59). – С. 43–46.
17. Baldha S., Shukla J., Tarpara K. Design and Simulation of Two-Phase Hybrid Stepper Motor with Current Tracking // National Conference on Emerging Trends in Computer, Electrical & Electronics (ETCEE); International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD). – 2015.
18. Chandran K., Mathew A. Simulation of Stepper Motor using Quasi Square Wave Input Input // IJERT International Journal of Engineering Research & Technology. – June 2016. – Vol. 5, iss. 06. – P. 321–325.
19. Rybarczyk D. Investigation of Electrohydraulic Valve with the Stepper Motor // AIP Conference Proceedings 2029. – 2018. – 020068 р.
20. Fedak V., Zaskalicky P. Support for Learning of Dynamic Performance of Electrical Rotating Machines by Virtual Models // IntechOpen. – October 21st. – 2015. – URL: https://www.intechopen.com/books/e-learning-instructional-design-organizational-strategy-and-management/support-for-le­arning-of-dynamic-performance-of-electrical-rotating-machines-by-virtualmo­dels (дата обращения: 16.09.2021).
21. НПО АТОМ, Шаговые двигатели FL86STH [Электронный ресурс]. – URL: http://www.npoatom.ru/katalog/step_motor/fl86sth/ (дата обращения: 25.09.2021).
22. Mihalache G., Livint G., Horga V. A New Method for Modeling and Control of Hybrid Stepper Motors // Analele universităţii “EFTIMIE MURGU” REŞIŢA ANUL XXI, NR. 3. – 2014. – P. 13–24.
23. Петросян Н., Ширинян П. Контроллер микрошагового управления двухфазным шаговым двигателем с электрическим дроблением основного шага // Силовая электроника. – 2014. – № 4. – С. 50–54.
24. Vernezi A.M., Nazarenko V.D., Abderrazzak H.E., Vibration Suppression of Stepper Motors by the Electric Method // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. – 2021. – P. 566–570. DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446366
25. Le M.K., Hoang V.H., Jeon W.J. An Advanced Closed-Loop Control to Improve the Performance of Hybrid Stepper Motors // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2017. – Vol. 32, № 9. – P. 7244–7255. DOI: 10.1109/TPEL.2016.2623341
26. Чиликин М.Г. Дискретный электропривод с шаговым двигателем. – М.: Энергия, 1971. – 624 с.
27. Разработка системы управления шаговым двигателем в среде MatLab/Simulink с последующей генерацией исполняемого кода в микроконтроллер STM32F4 / А.П. Яковлев, Д.А. Василенко, Г.С. Устиновский, Р.С. Гаврилов // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. XLIV Междунар. науч.-практ. конф. – Пенза, 2021. – С. 100–105.

В настоящий время наиболее часто встречаются три основных типа электрических машин – переменного (синхронные и асинхронные) и постоянного тока. Каждая из них в силу особенностей своей конструкции обладает определенными способами пуска при работе в режиме двигателя. Объектом исследований в данной статье является синхронная машина, представляющая особый интерес по сравнению с другими типами электромеханических преобразователей по причине интенсивного использования ее в силовых электроэнергетических установках не только в качестве источника электрической, но и механической энергии, для получения которой возникает необходимость ее запуска. Существует несколько способов пуска синхронного двигателя, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками, для выявления которых была исследована разработанная модель синхронной машины и различных типов источников электрической энергии. Исследования показали, что наибольший интерес представляют частотные методы пуска синхронной машины, поскольку невмешательство в конструкцию машины позволит продолжить ее эксплуатацию. Цель исследования: разработка модели синхронного двигателя и различных типов источников электрической энергии; исследование пусковых характеристик машины, подключенной к различным источникам питания. Методы: исследования пусковых характеристик синхронного двигателя от различных источников питания выполнялись в среде Matlab (Simulink), для чего были разработаны математические модели синхронного двигателя и трех источников электропитания. Результаты: исследования подтвердили, что из четырех способов пуска синхронного двигателя частотный действительно обладает рядом преимуществ по сравнению с остальными. Время переходного процесса при таком пуске синхронного двигателя значительно снижается, поэтому коэффициент полезного действия машины наибольший, поскольку она быстрее выходит на номинальный режим и начинает выполнять свои функции. Наименьший тепловой импульс, наблюдаемый при этом, свидетельствует о малых тепловых потерях, что также благотворно влияет на работу синхронного двигателя и источника электропитания. Однако частотный пуск синхронного двигателя обладает существенным недостатком – пусковой ток имеет большое значение, соизмеримое с величиной тока статора при прямом пуске. Практическая значимость: анализ данных, полученных при исследованиях, а именно время пуска, величина теплового импульса
и критического момента, позволит в дальнейшем оптимально настраивать электроэнергетические системы, содержащие синхронные двигатели, с целью повышения их коэффициента полезного действия, а также упростит процесс идентификации параметров синхронной машины, спектральный и вейвлет-анализ их переходных процессов.

Ключевые слова: электрические машины, пуск синхронного двигателя, синхронный
двигатель, прямой пуск, частотный пуск, пуск через регулятор напряжения, модель синхронного двигателя.

Сажин Илья Юрьевич (Пермь, Россия) – студент Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ilsazhin@yandex.ru).

Чабанов Евгений Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ceapb@mail.ru).

Чабанова Евгения Владимировна (Пермь, Россия) – кандидат педагогических наук, доцент кафедры «Иностранные языки» Пермского государственного аграрно-технологического университета им. академика Д.Н. Прянишникова (614990, Пермь, ул. Петропавловская, 23, e-mail: jentosina@yandex.ru).

1. Алиев И.И. Электрические машины. – Вологда: Инфра-Инженерия, 2014. – 448 с.

2. Жужгов Н.В., Буторин Г.В., Ключников А.Т. Исследование режимов работы синхронного двигателя // Автоматизированные  системы управления и информационные технологии: материалы всерос. науч.-техн. конф.: в 2 т.; Пермь, 17 мая 2018 г. Т. 2. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – С. 20–27.

3. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. завед. – М.: Академия, 2006. – 272 с.

4. Буймов А.А., Кононенко Е.В., Финк А.Ф. Исследование электромеханических переходных процессов тихоходных синхронных реактивных двигателей // Известия Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 1972. – Т. 242. – С. 230–233.

5. Фираго Б.И., Александровский С.В. Исследование переходных процессов частотно-регулируемого синхронного электропривода // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. – 2016. – Т. 59. – № 6. – С. 507–518.

6. Анучин А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 2015. – 373 с.

7. Шулаков Н.В. Электрические машины: конспект лекций / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2008. – 324 с.

8. Сипайлов Г.А., Кононенко Е.В., Хорьков К.А. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 1987. – 287 с.

9. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока. – СПб., 2010. – 352 с.

10. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – М.: Академия, 2005. – 480 с.

11. Макаричев Ю.А., Овсянников В.Н. Синхронные машины. – Самара: Изд-во Самар. гос. техн. ун-та, 2010. – 156 с.

12. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2001. –327 с.

13. Проектирование электрических машин: учебник для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; под ред.
И.П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2011. – 767 с.

14. Подольцев А.Д, Бондарь Р.П. Моделирование работы трехфазного линейного синхронного двигателя колебательного движения в пакете MatLab/Simulink // Электротехника и электромеханика. – 2010. –
№ 6. – С. 31–34.

15. Терехин В.Б. Моделирование систем электропривода
в Simulink (MatLab 7.0.1). – Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та,
2008. – 320 с.

16. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств
в MatLab, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.

17. Дьяков  В.П. Simulink 5/6/7: самоучитель. – М.: ДМК-Пресс, 2008. – 784 с.

18. Субботина В.А., Тюленев М.Е. Simulink-модель для исследования пуска синхронного двигателя при пониженном напряжении // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2014. – № 11. – С. 102–109.

19. Буторин Г.В., Ключников А.Т., Чабанов Е.А Исследование режимов пуска синхронного двигателя при пониженной частоте // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2019. – № 31. – С. 159–176.

20. Чабанов Е.А., Судаков А.И., Шулаков Н.В. Новые подходы
к получению исходной информации и методам идентификации переходных процессов мощных синхронных машин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2013. – № 8. – С. 114–127.

21. Судаков А.И., Чабанов Е.А. Высокоточная и достоверная идентификация переходных процессов мощных синхронных машин вероятностно-статистическими методами // Электротехника. – 2015. –
№ 11. – С. 21–27;

22. Sudakov A.I., Chabanov E.A. Precise and reliable identification of the transient processes of a powerful synchronous machine by probabilistic statistical methods // Russian Electrical Engineering. – 2015. – Vol. 86,
№ 11. – P. 640–645.

23. Судаков А.И., Чабанов Е.А., Каменских И.А. Развитие вероятностно-статистических методов идентификации  зашумлённых переходных процессов синхронных машин // Электротехника. – 2017. –
№ 11. – С. 18–24;

24. Sudakov A.I., Chabanov E.A., Kamenskikh I.A. The Development of Probabilistic and Statistical Methods for Identification of Noisy Transient Processes of Synchronous Machines // Russian Electrical Engineering. – 2017. – Vol. 88, № 11. – P. 714–719.

25. Судаков А.И., Чабанов Е.А., Шулаков Н.В. К вопросам исследования и идентификации переходных процессов мощных синхронных машин вероятностно-статистическими методами // Электричество. – 2013. – № 3. – С. 34–39;

26. Токарев Р.О., Чабанов Е.А. Спектральный анализ неисправностей синхронной машины // Автоматизированные системы управления и  информационные технологии: материалы всерос. науч.-техн. конф.:
в 2 т.; Пермь, 17 мая 2018 г. Т. 2. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – С. 97–102.

27. Спектральный анализ неисправностей синхронной машины / Р.О. Токарев, В.В. Шапошников, Е.А. Чабанов, Е.В. Чабанова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2019. – № 30. – С. 227–240.

28. Колпакова М.А., Заборовцев Е.А., Чабанов Е.А. Оценка технического состояния синхронных машин на основе вейвлет-анализа // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2021. – № 38. – С. 195–220.

Процесс численного моделирования является важным этапом при получении новых солнечных элементов, так как исключает траты на разработку, получение и исследование их прототипов. В данной работе проведен расчет основных параметров модели солнечного элемента на базе хорошо развитой для этих целей программы Afors-HET v.2.5. Промоделированы последовательно характеристики солнечного элемента в зависимости от толщины, уровня легирования слоёв, температуры и текстуры поверхности солнечного элемента. Цель исследования: моделирование и исследование вольтамперной и спектральной характеристик гетероструктуры
n-GaxIn1-xAsyP1-y/p-Si. Методы: для исследования взят метод численного моделирования. Построены зависимости коэффициента полезного действия от толщины эмиттера в диапазоне 200–1000 нм, уровня легирования примесями в диапазоне 1·1016 – 1·1019 см–3, температуры от 300 до 400 К. Получены зависимости эффективности, напряжения холостого хода, тока короткого замыкания от толщины эмиттера. Результаты: представленные результаты демонстрируют, что максимум эффективности 22,31 % достигнут при толщине эмиттера 200 нм, концентрации донорной примеси 3·1017 см–3, концентрации акцепторной примеси 2·1017 см–3. Влияние текстуры поверхности в виде инвертированных пирамид под углом 44,8° приводит к повышению эффективности от 22,31 до 22,34 %. В результате моделирования было установлено, что максимальным значением коэффициента полезного действия солнечного элемента, равного 22,34 %, при плотности тока короткого замыкания 38,24 мА/см2, напряжении холостого хода 699,8 мВ
и факторе заполнения 84,29 % обладает солнечный элемент с составом Ga0,95In0,05As0,05P0,95/Si. Практическая значимость: впервые описано моделирование текстуры поверхности солнечного элемента инвертированными пирамидами в программе Afors-HET. Таким образом, солнечный элемент на гетероструктуре n-GaInPAs/p-Si по всем основным параметрам является конкурентоспособным многим однопереходным солнечным элементам.

Ключевые слова: гетероструктуры, n-GaInAsP/p-Si, AFORS HET v.2.5, солнечные элементы, фотоэлектрические преобразователи, многокомпонентные твердые растворы, A3B5.

Корчагин Владимир Николаевич (Новочеркасск, Россия) – младший научный сотрудник Федерального исследовательского центра Южного научного центра Российской академии наук, Ростов-на-Дону; аспирант Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова (346400, Новочеркасск, ORCID ID: 0000-0002-8262-4364, e-mail: vodnomlice@gmail.com).

Сысоев Игорь Александрович (Ставрополь, Россия) – доктор технических наук, доцент, директор Научно-образовательного центра фотовольтаики и нанотехнологии, Инженерного института, Северо-Кавказского федерального университета (355017, Ставрополь, Scopus ID: 32467535800, ORCID ID: 0000-0001-5415-0782, e-mail: eianpisia@yandex.ru).

Митрофанов Даниил Вячеславович (Ставрополь, Россия) – младший научный сотрудник Научно-образовательного центра фотовольтаики и нанотехнологии. Инженерного института, Северо-Кавказского федерального университета (355017, Ставрополь, e-mail: danik-20@yandex.ru).

1. Renewables. – URL: https://www.iea.org/fuels-and-technologies/ renewables
2. Numerical Simulation of Solar Cells and Solar Cell Characterization Methods: the Open-Source on Demand Program AFORS-HET // Solar Energy: Journal. – 2010.
3. Numerical modelling of GaInP solar cells with AlInP and AlGaAs windows / A.S. Gudovskikh, N.A. Kaluzhniy, V.M. Lantratov, S.A. Mintairov, M.Z. Shvarts, V.M. Andreev // Thin Solid Films. – 2008. – Vol. 516, № 20. – P. 6739–6743. DOI: 10.1016/j.tsf.2007.12.016
4. Чеботарёв С.Н., Мирющенко Н.И. Численное моделирование функциональных характеристик кремниевых фотоэлектрических преобразователей // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 3 (ч. 3). – С. 533–537.
5. Моделирование кремниевых тонкопленочных трехкаскадных солнечных элементов a-Si:H/μc-Si:O/μc-Si:H / С.Н. Чеботарев, А.С. Пащенко, Л.С. Лунин, В.А. Ирха // Вестник Южного научного центра. – 2013. – Т. 9, № 4. – С. 18–25.
6. Лунин Л.С., Пащенко А.С. Моделирование и исследование характеристик фотоэлектрических преобразователей на основе GaAs и GaSb // Журнал технической физики. – 2011. – Т. 81, вып. 9. – С. 71–76.
7. Blasco R., Naranjo F.B., Valdueza-Felip F.S. Design of n-AlInN on p-silicon heterojunction solar cells // IEEE Journal of Photovoltaics. – 2019.
8.  Ganji J. Numerical simulation of thermal behavior and optimization of a-Si/a-Si/C-Si/a-Si/a-Si hit solar cell at high temperatures // Электротехника и электромеханика. – 2017. – № 6. – С. 47–52. DOI: 10.20998/2074-272X.2017.6.07
9. Овсянников А.А. Численное моделирование солнечных элементов на основе гетероперехода оксид металла – металлоорганический перовскит // Достижения науки и образования. – 2017. – № 6 (19). – С. 18–21.
10. Гременок В.Ф., Тиванов М.С., Залесский В.Б. Солнечные элементы на основе полупроводниковых материалов // Альтернативная энергетика и экология: международный науч. журнал. – 2009. – № 1 (69).
11. Элементы каскадных солнечных фотопреобразователей на основе гетероструктур InP−GaInPAs и InP−CdS / A.M. Аллахвердиев, В.М. Андреев, И.А. Гусейнов, О.О. Ивентьева, В.И. Исмаилов // Письма в ЖТФ. – 1984. – 10:1. – С. 51–55.
12. URL: http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/GaInAsP/index.html
13. Semiconductor-bonded III-V multijunction space solar cells /D.C. Law, D.M. Bhusari, S. Mesropian, J.C. Boisvert, W.D. Hong, A. Boca, D.C. Larrabee, C.M. Fetzer, R.R. King, N.H. Karam // Proceedings of the 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Philadelphia, PA, USA. – 2009. – 002237. – 39 p.
14. Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, PVSC 20097. – 7–12 June 2009. Код 79913. – P. 002237–0022392009, 54113752009.
15. Vurgaftman I., Meyer J.R., Ram-Mohan L.R. Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys // Journal of Applied Physics. – 2001. – Vol. 89, № 11. – P. 5815–5875. DOI: 10.1063/1.1368156
16. Девицкий О.В., Санакулов С.О. Численное моделирование функциональных характеристик солнечных элементов на основе гетероструктур InGaAsN/Si // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2021. – Т. 21, № 2. – С. 191–197. DOI: 10.17586/2226-1494-2021-21-2-191-197
17. Pulsed laser deposition of AlxGa1–xAs and GaP thin films onto Si substrates for photoelectric converters / L.S. Lunin, M.L. Lunina, O.V. Devitsky, I.A. Sysoev // Semiconductors. – 2017. – Vol. 51, iss. 3. – P. 387–391. DOI: 10.1134/S1063782617030174
18. Корчагин В.Н., Сысоев И.А. Исследование функциональных покрытий на основе поливинилбутираля и наночастиц серебра для солнечных элементов // Computational nanotechnology. – 2019. – Т. 6, № 4. – С. 19–25. DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-1-19-25
19. Исследование влияния несоответствия параметров решеток эпитаксиальных слоев на люминесцентные свойства гетероструктур InGaAsP/InP, излучающих на длине волны λ =  1,5 мкм / В.А. Страхов, Н.Г. Яременко, А.А. Телегин, В.А. Оганджанян, М.В. Карачевцева, Л.Ф. Михалева, В.И. Петров, В.А. Прохоров // Физика и техника полупроводников. – 1985. – Т. 19, вып. 4. – С. 601–607.
20. Adachi S. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors. – Wiley, 2009. – P. 1–413,
21. Progress towards a 30% efficient GaInP/Si tandem solar cell / S. Essig, S. Ward, M.A. Steiner, D.J. Friedman, J.F. Geisz, P. Stradins, D.L. Young // Energy Procedia. – 2015. – Vol. 77. – P. 464–469. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.07.066
22. Modeling and simulation of triple junction solar cells / G. Arbez, J. Wheeldon, A. Walker, K. Hinzer, H. Schriemer // Proceedings of SPIE. – 2010. – Vol. 7750. – P. 775032. DOI: 10.1117/12.876131
23. III–V-on-silicon solar cells reaching 33 % photoconversion efficiency in two-terminal configuration / R. Cariou, J. Benick, F. Feldmann, O. Höhn, H. Hauser, P. Beutel, N. Razek, M. Wimplinger, B. Bläsi, D. Lackner, M. Hermle, G. Siefer, S.W. Glunz, A.W. Bett, F. Dimroth // Nature Energy. – 2018. – Vol. 3, № 4. – P. 326–333. DOI: 10.1038/s41560-018-0125-0
24. Гульков В.Н., Колесниченко И.Д., Коротков К.Е. Исследование влияния нагрева солнечных модулей на эффективность преобразования излучения // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2019. – № 1.
25. A common optical approach to thickness optimization in polymer and perovskite solar cells / Olga D. Iakobson, Oxana L. Gribkova, Alexey R. Tameev, Jean-Michel Nunzi // Scientific Reports. – 2021. – 11. – 5005. DOI: 10.1038/s41598-021-84452-x