ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
Methodological approach to formation of electric hydraulic complexes power models in the form of balance equations of harmonic components of power function is offered. It is found out that the use of indices based on determination of effective powers of both separate elements and the system on the w...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1093 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203739255603200 |
|---|---|
| author | Коренькова, Т.В. |
| author_facet | Коренькова, Т.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Т.В. Коренькова",
"institution": "Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, ул. Первомайская, 20, Кременчуг, 39614, Украина"
}
] |
| author_sort | Коренькова, Т.В. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-08T17:30:56Z |
| description | Methodological approach to formation of electric hydraulic complexes power models in the form of balance equations of harmonic components of power function is offered. It is found out that the use of indices based on determination of effective powers of both separate elements and the system on the whole for estimation of the capacity of the power channel, power controllability of electric hydraulic complexes is justified. References 4. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:18:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
128 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 5
УДК 621.65:004.183
ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ
В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
Т.В.Коренькова, канд.техн.наук
Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского,
ул. Первомайская, 20, Кременчуг, 39614, Украина. e-mail: tanya74kor@gmail.com
Предложен методологический подход к формированию энергетических моделей электрогидравлических комп-
лексов в форме уравнений баланса гармонических составляющих функции мощности. Установлено, что для
оценки пропускной способности энергетического канала, энергетической управляемости электрогидравличес-
ких комплексов оправдано использование показателей, базирующихся на определении эффективных мощнос-
тей, как отдельных элементов, так и системы в целом. Библ. 4.
Ключевые слова: электрогидравлический комплекс, энергетический канал, процессы энергопреобразования.
Электрогидравлические комплексы (ЭГК) широко используются во многих отраслях хозяйственной
деятельности. В процессе функционирования в силовом канале ЭГК возникают разнообразные энергетические
режимы, которые количественно характеризуются набором электрических (напряжением, током), энергетических
(мощностью, потерями мощности, КПД) и механических параметров (частотой вращения и моментом), а также
технологических показателей (расходом и давлением). При анализе энергопроцессов в энергетическом канале
преобразования мощности ЭГК целесообразно выделять отдельный контур, отражающий канал передачи
мощности потребителю, что позволяет выполнить оценку эффективности протекающих процессов энерго-
преобразования, определить потери энергии и резерв энергосбережения. Параметром, характеризующим любой
режим ЭГК, является мощность ( ) ( ) ( )titutp iii = , где ( )tui и ( )tii – исходные сигналы, формирующие
энергетический режим. Энергетические переменные: электрическая ( )tpel мощность, механическая ( )tpmech , гид-
равлическая ( )tph дают конкретную характеристику протекающего процесса преобразования энергии и позволя-
ют выполнить оценку эффективности процессов энергопреобразования в ЭГК.
Рассматриваемый комплекс вопросов объединяется единым методологическим подходом построения
математических энергетических моделей, описывающих процесс преобразования энергии в том или ином звене
ЭГК в форме уравнений баланса [1] гармонических составляющих временной функции мощности ( )tpel , ( )tpmech
или ( )tph . Путем математического анализа можно получить такие оценки энергорежимов (среднее, среднеквад-
ратичное значение, гармонический состав и т.п.), которые однозначно соответствуют происходящим в системе
процессам энергопреобразования.
Ввиду того, что энергопроцессы в ЭГК носят характер периодических (установившихся) колебаний мощ-
ности на анализируемом интервале времени является допустимым синтез временной функции мощности гармо-
ническим рядом [2, 3], который формируется на базе ортогональных гармонических составляющих сигналов на-
пряжения и тока, напора и расхода.
Так, временные сигналы напряжения и тока фазы А электрического двигателя могут быть представ-
лены зависимостями ( ) ( ) ( ) ( );tsinUtcosUtcosUtu
N
1n
nnb
N
1n
nna
N
1n
nnnA ∑∑∑
===
Ω+Ω=ϕ−Ω= (1)
( ) ( ) ( ) ( )∑∑∑
===
Ω+Ω=ψ−Ω=
M
1m
mmb
M
1m
mma
M
1m
mmmA ,tsinItcosItcosIti (2)
где m,n – номера гармоник напряжения и тока, соответственно; M,N – число гармонических составляющих
напряжения и тока; ψϕ, – фазовые углы сигналов напряжения и тока, соответственно; mn , ΩΩ – круговые
частоты изменения сигналов напряжения и тока соответственно; ;cosUU nnna ϕ= nnnb sinUU ϕ= –
ортогональные косинусная и синусная составляющие сигнала напряжения; ;cosII mmma ψ= mmmb sinII ψ= –
ортогональные косинусная и синусная составляющие сигнала тока.
Временная функция электрической мощности фазы А с учетом (1), (2) и последующих преобразований в
частотной области имеет вид ( ) ( ) ( ),tsinPtcosPPtp
K
1k
K
1k
kkbkka
K
1k
0kAel ∑ ∑∑
= ==
Ω+Ω+= (3)
где 0
1 1 1
, ,
K K K
k ka kb
k k k
P P P
= = =
∑ ∑ ∑ – суммарные постоянная, косинусная и синусная составляющие мощности, соответст-
венно; kΩ – круговая частота k-ой гармоники мощности ( mnk Ω±Ω=Ω ); K – число гармонических состав-
ляющих мощности.
© Коренькова Т.В., 2014
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 5 129
Суммарная электрическая мощность трехфазной системы, подводимая к статорным обмоткам электри-
ческого двигателя, равна сумме мощностей отдельно взятых фаз: ( ) ( ) ( ) ( )tptptptp CelBelAelel ++= , где
( ) ( )tp,tp CelBel
– временные функции мощности фаз В и С соответственно.
Механическая мощность на валу двигателя
( ) ( ) ( ),ttМtpmech ω= (4)
где ( )tМ – электромагнитный момент на валу электрического двигателя; ( )tω – частота вращения двигателя.
Изменение режима работы потребителя, возникновение турбулентных и кавитационных процессов в
насосе и трубопроводе характеризуется периодическим изменением расхода на выходе насосного агрегата
( ) ( ) ( ) ( ),tsinQtcosQQtcosQQtQ hbha0hvar0 Ω+Ω+=γ−Ω+= (5)
где var0 Q,Q – амплитудные значения постоянной и переменной составляющих сигнала расхода соответственно;
γ=γ= sinQQ;cosQQ varbvara – ортогональные косинусная и синусная составляющие сигнала расхода соответ-
ственно; γΩ ,h – круговая частота и угол сдвига сигнала расхода относительно начала координат соответственно.
Тогда гидравлическая мощность на выходе насосного агрегата
( ) ( ) ( ),tHtQgtp pphp ρ= (6)
где ( ),tHp ( )tQp – сигналы напора и расхода на выходе насоса соответственно; 81,9g = м/с2 – ускорение свобод-
ного падения; ρ – плотность жидкости.
Гидравлическая мощность на j-том участке трубопровода
( ) ( ) ( ),tHtQgtp jjhnetj ρ= (7)
где ( ),tH j ( )tQ j – сигналы напора и расхода на j-том участке трубопровода соответственно.
Гидравлическая мощность потребителя
( ) ( ) ( ),tHtQgtp conconhcon ρ= (8)
где ( ),tH con ( )tQcon – сигналы напора и расхода у потребителя соответственно.
Мерой оценки качества энергопроцессов в ЭГК служит среднеквадратичное значение временной
функции мощности (электрической, механической, гидравлической) на i -том элементе энергопреобразования
( ) .2P2PPdttpT1P
2K
1k
kbi
2K
1k
kai
2K
1k
i0k
T
0
2
iei ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
== ∑∑∑∫
===
(9)
Выражения (1) – (9) дают возможность выполнить гармонический анализ мощности на элементах ЭГК,
осуществить оценку переменной составляющей энергетического сигнала, приводящей к снижению энергоэффек-
тивности процесса энергопреобразования.
С учетом сказанного, общее уравнение энергобаланса ЭГК имеет вид
( ) ( ) ( ) ( ) ( ),tptptptptp hconhnetjhpedel +Δ+Δ+Δ= Σ
(10)
где ( ) ( ) ( )tp,tp,tp hnetjhped ΔΔΔ Σ – потери мощности в электрическом двигателе, насосе, на участках трубопроводной
сети соответственно.
Одним из показателей, характеризующих непрерывный процесс энергопреобразования между источни-
ком питания и потребителем, является коэффициент пропускной способности энергетического канала ЭГК, опре-
деляемый как отношение среднеквадратичных значений временной функции мощности на выходе e hconP и входе
e elP системы: cap e hcon e elk P P= . Приведенное выражение, по сути, является аналогом коэффициента полезного
действия (КПД), характеризующего энергетическое состояние системы в установившемся режиме работы. Однако,
в отличие от КПД, capk
позволяет учесть наличие переменных составляющих мощности в энергетическом канале
ЭГК, обусловленных введением накопителей энергии различного рода, возникновением в контуре энергопреоб-
разования нелинейных процессов, отражающих специфику работы электропривода технологического механизма.
При увеличении числа элементов в канале передачи мощности потребителю мощность oncheP
снижается, что
приводит, соответственно, к ухудшению пропускной способности энергетического канала ЭГК, 0,1kcap < .
Для сравнительной оценки процессов энергопреобразования в различных режимах работы гидро-
транспортной системы предложен коэффициент энергоуправляемости ЭГК [4]: rieidiepc PPk = , где rieidie P,P –
среднеквадратичные значения временной функции мощности в идеальной и реальной системах на i -том
элементе энергопреобразования соответственно. При этом задающие воздействия в идеальной (при отсутствии
наиболее характерных нелинейностей в ЭГК) и реальной (при возникновении нелинейных гидродинамических
130 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 5
процессов) системах должны быть одинаковы по амплитуде постоянной составляющей, а также по амплитуде и
частоте переменной составляющей. Следует отметить, что можно оценивать энергоуправляемость как отдельных
элементов на базе conehnetjehpe P,P,P
в соответствующих режимах работы, так и всей системы в целом, используя
для анализа среднеквадратичные значения мгновенной входной электрической мощности в идеальном eel idP и
реальном eel rP ЭГК.
Предложенный подход к формированию энергетических моделей электрогидравлического комплекса в
форме уравнений баланса гармонических составляющих функции мощности позволяет анализировать энергопро-
цессы при изменении их в реальном времени с сохранением полной информации об исходных сигналах, фор-
мирующих мощность, учитывать проявление специфических свойств электромеханического оборудования, появ-
ление переменных составляющих мощности, загружающих энергетический канал дополнительными компонен-
тами. Для анализа процессов энергопреобразования, оценки пропускной способности энергетического канала и
энергоуправляемости электрогидравлического комплекса оправдано использование показателей, базирующихся
на определении среднеквадратичных значений мгновенных мощностей как на отдельных элементах, так и в
системе в целом.
1. Тонкаль В.Е., Новосельцев А.Е., Денисюк С.П. Баланс энергий в силовых цепях. – Киев: Наукова думка,
1992. – 312 с.
2. Жарский Б.К., Новский В.А., Голубєв В.В. Перетворення параметрів електромагнітної енергії вентильними
комутаторами. – Киев: Інститут електродинаміки НАН України, 2013. – 323 с.
3. Castilla M., Juan Carlos Bravo, Ordonez M., Juan Carlos Montano. Clifford theory: a geometrical interpretation
of multivectorial apparent power // IEEE Trans. on Circuits and Systems. – 2008. – Vol. 55. – No. 10. – Pp. 3358-3367.
4. Zagirnyak M., Rod’kin D., Korenkova T. Enhancement of instantaneous power method in the problems of
estimation of electromechanical complexes power controllability // Przeglad Elektrotechniczny, Electrical review. – 2011. –
№ 12b. – Pp. 208 – 212.
УДК 621.65:004.183
ПОКАЗНИКИ ПРОЦЕСІВ ЕНЕРГОПЕРЕТВОРЕННЯ В ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОМУ КОМПЛЕКСІ
Т.В.Коренькова, канд.техн.наук
Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського,
вул. Першотравнева, 20, Кременчук, 39614, Україна.
e-mail: tanya74kor@gmail.com
Запропоновано методологічний підхід до формування енергетичних моделей електрогідравлічних комплексів у формі
рівнянь балансу гармонійних складових функції потужності. Встановлено, що для оцінки пропускної здатності
енергетичного каналу, енергетичній керованості електрогідравлічних комплексів виправдано використання показни-
ків, що базуються на визначенні ефективних потужностей як окремих елементів, так і системи в цілому. Бібл. 4.
Ключові слова: електрогідравлічний комплекс, енергетичний канал, процеси енергоперетворення.
INDICES OF THE PROCESSES OF ENERGY CONVERSION IN AN ELECTRIC HYDRAULIC COMPLEX
T.V.Korenkova
Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University,
str. Pershotravneva 20, Kremenchuk, 39614, Ukraine.
e-mail: tanya74kor@gmail.com
Methodological approach to formation of electric hydraulic complexes power models in the form of balance equations of
harmonic components of power function is offered. It is found out that the use of indices based on determination of effective
powers of both separate elements and the system on the whole for estimation of the capacity of the power channel, power
controllability of electric hydraulic complexes is justified. References 4.
Key words: electric hydraulic complex, power channel, energy conversion.
1. Tonkal V.E., Novoseltsev A.E., Denisyuk S.P. The energy balance in the power circuits. – Кyiv: Naukova dumka,
1992. – 312 p. (Rus)
2. Zharskiy B.K.,Novskiy V.A., Golubev V.V. Conversion of electromagnetic energy parameters valve switches. –
Кyiv: Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine, 2013. – 323 с. (Ukr).
3. Castilla M., Juan Carlos Bravo, Ordonez M., Juan Carlos Montano. Clifford theory: a geometrical interpretation
of multivectorial apparent power // IEEE Trans. on Circuits and Systems. – 2008. – Vol. 55. – No. 10. – Pp. 3358-3367.
4. Zagirnyak M., Rod’kin D., Korenkova T. Enhancement of instantaneous power method in the problems of estimation
of electromechanical complexes power controllability // Przeglad Elektrotechniczny, Electrical review. – 2011. – № 12b. –
Pp. 208 – 212.
Надійшла 14.02.2014
|
| id | techned_org_ua-article-1093 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:18:36Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/bc/3d83881a36ea8e64027e19a3bdaf0dbc.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-10932023-01-08T17:30:56Z INDICES OF THE PROCESSES OF ENERGY CONVERSION IN AN ELECTRIC HYDRAULIC COMPLEX ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ Коренькова, Т.В. electric hydraulic complex power channel energy conversion электрогидравлический комплекс энергетический канал процессы энергопреобразования Methodological approach to formation of electric hydraulic complexes power models in the form of balance equations of harmonic components of power function is offered. It is found out that the use of indices based on determination of effective powers of both separate elements and the system on the whole for estimation of the capacity of the power channel, power controllability of electric hydraulic complexes is justified. References 4. Предложен методологический подход к формированию энергетических моделей электрогидравлических комплексов в форме уравнений баланса гармонических составляющих функции мощности. Установлено, что для оценки пропускной способности энергетического канала, энергетической управляемости электрогидравлических комплексов оправдано использование показателей, базирующихся на определении эффективных мощностей, как отдельных элементов, так и системы в целом. Библ. 4. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2014-08-11 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1093 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 5 (2014): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 128 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 5 (2014): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 128 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1093/969 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | электрогидравлический комплекс энергетический канал процессы энергопреобразования Коренькова, Т.В. ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ |
| title | ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ |
| title_alt | INDICES OF THE PROCESSES OF ENERGY CONVERSION IN AN ELECTRIC HYDRAULIC COMPLEX |
| title_full | ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ |
| title_fullStr | ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ |
| title_full_unstemmed | ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ |
| title_short | ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ |
| title_sort | показатели процессов энергопреобразования в электрогидравлическом комплексе |
| topic | электрогидравлический комплекс энергетический канал процессы энергопреобразования |
| topic_facet | electric hydraulic complex power channel energy conversion электрогидравлический комплекс энергетический канал процессы энергопреобразования |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1093 |
| work_keys_str_mv | AT korenʹkovatv indicesoftheprocessesofenergyconversioninanelectrichydrauliccomplex AT korenʹkovatv pokazateliprocessovénergopreobrazovaniâvélektrogidravličeskomkomplekse |