Оренбургский государственный университет

4.7. Электротехнические, электромеханические и электроэнергетические комплексы и системы

Основатели научного направления

• Микитченко Анатолий Яковлевич, доктор технических наук, профессор;
• Никиян Николай Гагикович, доктор технических наук, профессор.

Руководитель научного направления «Электротехнические и электромеханические комплексы и системы»:

• Греков Эдуард Леонидович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизированного электропривода, электромеханики и электротехники (АЭЭЭ).

Руководитель научного направления «Автоматизированные системы управления с элементами искусственного интеллекта в электроэнергетике»:

• Семёнова Наталья Геннадьевна, доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор кафедры АЭЭЭ.

Направления подготовки

Бакалавриат: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Магистратура: 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника

Аспирантура: 13.06.01 Электро- и теплотехника

Основные направления исследований:

• разработка микропроцессорных систем управления электроприводов постоянного и переменного тока с высокими энергетическими показателями;
• разработка систем автоматики для управления электрооборудованием электротехнических установок;
• несимметричные режимы электрических машин;
• разработка специальных электрических машин;
• диагностика электрических машин;
• интеллектуальная электроэнергетика с активно-адаптивной сетью;
• информатизация электротехнического образования.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Научные результаты по направлению «Электротехнические и электромеханические комплексы и системы»:

• разработан и исследован комплекс моделей, позволяющий исследовать динамику работы электропривода поворота экскаватора ЭШ 6/45 по системе ПЧ — АД с векторным управлением;
• разработана методика расчета гибкой отрицательной обратной связи по упругому моменту. Данная связь позволяет осуществить демпфирование упругих механических колебаний в трехмассовой механической системе;
• разработана методика расчета цифровой системы управления для микроконтроллеров с арифметикой на базе чисел с фиксированной запятой, позволяющая минимизировать ошибки вычисления;
• предложен и исследован цифровой релейный регулятор тока с упреждающей коррекцией, который позволяет улучшить качество формируемого выходного тока преобразователя;
• разработана компьютерная модель электропривода подъема экскаватора ЭКГ-5, в которой реализованы новый способ формирования заданий управления тиристорным преобразователем, алгоритмы реального программного обеспечения управляющих контроллеров блока управления тиристорного непосредственного преобразователя частоты, позволяющая исследовать статические и динамические процессы и энергетические показатели электропривода;
• предложена методика определения требуемого закона изменения потокосцепления ротора на основе расчета необходимого напряжения на статоре двигателя в зависимости от статического момента и частоты выходного напряжения преобразователя частоты, обеспечивающего максимальный возможный перегрузочный момент, и позволяющий исключить насыщение регуляторов ВСУ при работе во второй зоне регулирования;
• разработан способ компенсации отставания тока статора от задающего сигнала по времени задержки переключения реверсивных групп тиристоров, обеспечивающей уменьшение до 15 % колебания момента АД при работе на частотах выше 25 Гц;
• разработан комплекс компьютерных моделей, позволяющих изучать процессы, протекающие в системе «трансформатор — тиристорный преобразователь — фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ) — двигатель» при отключении питающей сети с учетом насыщения магнитной цепи трансформатора и дросселя. Анализ процессов показал, что наличие ФКУ позволяет избежать появления аварийного режима опрокидывания инвертора, вследствие образования колебательного контура ФКУ — двигатель. Было проведено исследование влияния времени задержки выключения системы управления тиристорным преобразователем, которое показало, что наиболее оптимальная выдержка времени составляет 1–2 периода сетевого напряжения;
• разработан и изготовлен комплекс лабораторно-исследовательских работ по изучению и исследованию автоматизированных систем управления различными объектами — релейно-контакторной аппаратурой, сигнализацией, тепловой печью, двухнасосной станцией водоснабжения, фрезерным станком. Комплекс позволяет существенно улучшить учебный процесс, а также необходим для автоматизации проведения научно-исследовательских работ аспирантов, магистров и студентов;
• разработана и изготовлена научно-исследовательская установка по изучению и исследованию свойств трансмиссии электромобиля с электроприводом переменного тока;
• разработана детерминированная математическая модель асинхронной машины при несимметрии фазных обмоток статора (2009–2010);
• выявлены фактические показатели надежности групп асинхронных двигателей основного и взрывозащищенного исполнения, функционирующих в условиях горно-обогатительного комбината с учетом их режимов работы. Предложена методика оценки и прогнозирования показателей надежности асинхронных двигателей электроприводов технологических установок горно-обогатительного комбината, базирующаяся на разработанных математических моделях (2011–2012);
• выявлены основные закономерности для определения (диагностики) несимметрии обмоток статора и ротора асинхронной машины по искажению магнитного поля в воздушном зазоре (2013);
• разработаны математические модели группового прогнозирования надежности асинхронных двигателей, отличающиеся учетом влияния на показатели надежности асинхронных двигателей температуры, относительной влажности воздуха на поверхности горно-обогатительного комбината и режимов работы асинхронных двигателей, эксплуатируемых в условиях подземного рудника (2014);
• спроектирован асинхронный электродвигатель с внешним ротором для привода автономных передвижных установок. Электродвигатель представляет собой неподвижный статор, закрепленный на оси колеса, с многополюсной двухфазной обмоткой и вращающийся внешний ротор, к которому спицами прикреплен обод колеса велосипеда. Конструкция обмотки статора позволяет существенно уменьшить габариты лобовых частей и, соответственно, ширину двигателя. Электродвигатель предназначен для электропривода с низковольтным частотным преобразователем. Рассчитаны электромагнитные нагрузки и произведено оптимальное проектирование по минимуму потерь, выбрана конфигурация многополюсной обмотки с уменьшенным размером лобовых частей. Спроектирована конструкция электродвигателя. Разработана математическая модель электродвигателя (2015–2016);
• разработана методика расчета двигателя постоянного тока малой мощности с независимым возбуждением на основе закона сохранения энергии (2017);
• разработаны и внедрены в учебный процесс компьютеризированные лабораторные стенды:
  • «Промышленная электроника» (2014);
  • «Исследование характеристик двигателя последовательного возбуждения» (2014);
  • Лабораторный комплекс «Программируемые логические контроллеры Siemens, Omron, „Овен”» (2015);
  • «Модель насосной станции с регулируемым электроприводом и автоматизацией» (2015);
  • «Модель трехкоординатного фрезерного станка с числовым программным управлением» (2015);
  • «Модель трансмиссии электромобиля» (2017);
• разработан и внедрен в производство программно-аппаратный комплекс для управления электрооборудованием карьерного экскаватора ЭКГ-12 с электроприводом по системе «тиристорный преобразователь — двигатель» (2011);
• разработан и изготовлен опытный образец встроенного преобразователя частоты мощностью 11 кВт с возможностью рекуперации энергии в сеть и регулируемым углом нагрузки (2014);
• разработан экспериментальный образец частотно-регулируемого электропривода для основных электроприводов экскаватора ЭКГ-12К, мощностью 200 кВт. Апробированы методики настройки элементов векторной системы управления с релейными регуляторами тока (2014);
• разработан промышленный образец электропривода хода по системе «дизель-генераторная установка — транзисторный преобразователь постоянного тока — двигатель» мощностью 200 кВт для передвижения карьерных экскаваторов (внедрение ОАО «Рудоавтоматика», Железногорск). Разработано программное обеспечение блоков управления (2015);
• разработан и изготовлен макет станции управления пассажирским лифтом с распределенной системой управления (2016);
• разработана и внедрена система управления электрооборудованием и электроприводами токарно-карусельного станка модели 1516 на программируемом логическом контроллере (2017);
• изготовлен опытный образец тягового двухфазного асинхронного двигателя мощностью 500 Вт для электровелосипеда (2017);
• изготовлен комплект документации (цифровой прототип) и программное обеспечение для опытного образца возбудителя двигателей постоянного тока (2019);
• разработана система управления сервоприводами роботов гекса- и тетраподов, алгоритм которой обеспечивает статическую устойчивость походки (2020);
• предложен способ непрерывного измерения параметров схемы замещения якоря двигателя постоянного тока, питающегося от тиристорного преобразователя, на основе анализа гармонических составляющих тока и напряжения (2011);
• проанализированы статистические данные по отказам газоперекачивающих агрегатов, определены законы распределения средней наработки до отказа (2011);
• предложена методика диагностики неисправностей асинхронного двигателя по конфигурации внешнего магнитного поля машины (2011);
• разработан алгоритм прямого управления моментом двухфазного тягового асинхронного двигателя (2022);
• разработана конструкторская документация и изготовлены промышленные образцы тиристорного электропривода мощностью 5 кВт для механизмов подач металлорежущих станков. Результаты внедрены в производство на АО «Оренбургский локомотиво-ремонтный завод» и АО «Оренпресс» (2022);
• проведен реверс-инжиниринг электродвигателя несущего винта БПЛА для разработки конструкторской документации на организацию производства (2022);
• разработана и изготовлена система управления зубозакалочным станком на основе программируемого логического контроллера и частотно-управляемого электропривода (2022).

Научные результаты по направлению «Автоматизированные системы управления с элементами искусственного интеллекта в электроэнергетике»:

• разработана новая методика принятия решения по развитию систем электроснабжения района города на основе многокритериальной модели в условиях неопределенности части исходных данных путем интеграции техноценологического подхода и теории нечетких множеств;
• программно реализована методика принятия решения по развитию СЭС на основе разработанных моделей частных критериев и математического аппарата методов искусственного интеллекта;
• разработана математическая модель автоматизированной системы управления электроснабжением уличного освещения на основе нейросетевых технологий;
• компоненты программного комплекса «ПК ЭСМОС» внедрены в ООО «СПЕКТР-ГРУПП» в производственно-технический отдел и проектно-конструкторское бюро (г. Оренбург);
• программный модуль, реализующий выбор номенклатурных параметров СЭС, внедрен в ЗАО «Оренбурглифт» (г. Оренбург) и на экспериментально-производственном комбинате УГТУ-УПИ (г. Екатеринбург) для модернизации системы электроснабжения собственных нужд;
• компоненты программного комплекса «ПК ЭСМОС» внедрены в учебном центре «Энергетик — Оренбург» для обеспечения курсов повышения квалификации и переподготовки специалистов в области электроэнергетики;
• приняты на техническое тестирование в ГУП «Оренбургские коммунальные электрические сети» алгоритмы энергоэффективного управления режимом работы электротехнической системы уличного освещения;
• разработана и внедрена система поддержки принятия решения по развитию района электрических сетей в производственный процесс на стадии технического тестирования в ООО «А7 Агро»;
• внедрена автоматизированная СППР по техническому перевооружению и реконструкции электрооборудования района электрических сетей в деятельность службы технического перевооружения и реконструкции филиала ПАО «МРСК Волги» — «Оренбургэнерго»;
• электронный образовательный ресурс по теоретическим основам электротехники включен во Всероссийский каталог компьютерных учебных программ, рекомендованных научно-методическим советом Министерства образования и науки РФ по электротехнике c рекомендацией к внедрению в учебный процесс вузами РФ;
• разработана и внедрена в ЗАО «Оренбургбурнефть» автоматизированная обучающая система по обслуживанию электрооборудования буровых установок;
• внедрена в ООО «Энергомонтажсервис» автоматизированная система «ТОЭ»;
• электронный образовательный ресурс «ТОЭ» внедрен в учебный процесс следующих вузов: Оренбургского государственного университета; Московского государственного горного университета; Московского института радиотехники, электроники и автоматики (технологический университет); Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина — УПИ (Екатеринбург), Сибирского федерального университета (г. Красноярск); Казанского государственного энергетического университета; Курганской государственной сельскохозяйственной академии.

Персональный состав коллектива:

1. Безгин Алексей Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, и. о. зав. кафедрой АЭЭМиЭТ
2. Быковская Людмила Владимировна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
3. Валиуллин Камиль Рафкатович, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭТЭ
4. Влацкая Людмила Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры ЭТЭ
5. Гирфанов Илья Ильясович, старший преподаватель кафедры АЭЭМиЭТ
6. Греков Эдуард Леонидович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
7. Дъяконов Александр Андреевич, аспирант очной формы
8. Ерунов Василий Петрович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
9. Комиссарова Татьяна Викторовна, соискатель
10. Кутарев Александр Михайлович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
11. Падеев Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
12. Семенова Наталья Геннадьевна, докт. пед. наук, канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры АЭЭМиЭТ
13. Сорокин Виктор Александрович, старший преподаватель кафедры АЭЭМиЭТ
14. Сурков Дмитрий Вячеславович, канд. техн. наук, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
15. Томина Ираида Петровна, канд. пед. наук, доцент кафедры алгебры и дискретной математики
16. Ушакова Наталья Юрьевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
17. Чернова Анастасия Дмитриевна, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭТЭ
18. Шелихов Евгений Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры АЭЭМиЭТ
19. Ямансарин Ильдар Ильдусович, канд. техн. наук, доцент кафедры АЭЭМиЭТ

Основные данные о деятельности за период 2017–2022 гг.:

Количество публикаций участников коллектива:

Защиты членов коллектива и под руководством членов коллектива: 3 кандидатские диссертации, в т. ч. Томина И.П. (2018), Валиуллин К.Р. (2019), Чернова А.Д. (2020).

Основные научные проекты:

1. Разработка универсального электропривода постоянного тока для металлорежущих станков.
2. Разработка шкафа управления для стенда по обкатке колесо-моторных блоков тепловозов.
3. Разработка станка с числовым программным управлением для лазерной резки материалов.
4. Разработка конструкторской документации на тиристорный электропривод с микропроцессорным управлением мощностью 5 кВт для механизмов подач металорежущих станков.
5. Разработка шкафа управления зубозакалочным станком.
6. Разработка адаптивных пользовательских интерфейсов для интеллектуальных обучающих систем на основе нейросетевых технологий.
7. Разработка алгоритмов поиска максимальной мощности для нечеткого управления фотоэлектрической станцией.

Контактная информация:

460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ОГУ, кафедра автоматизированного электропривода, электромеханики и электротехники.

Тел.: (35-32) 37-28-51.

E-mail: aeptpm@rambler.ru; aep@unpk.osu.ru.