Алматы 2017 январь

 

●

 Технические науки 

 

332                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ 

 

кинематика  преобразующего  механизма  ШНУ.  Проведено  кинетостатическое  исследование,  показано  измене-

ние  уравновешивающего момента кривошипа. Плученные результ аты приведены  в виде таблиц  и диаграмм. 

Решена  основная  задача  ураноешивания  ротора,  рассмотрен  случай  с  противовесами  от  оси  вращения  криво-

шипа. Определение массы уравновешивающего груза в задаче простейшего уравновешивания записаны в виде 

аналитических формул квадратичного приближения. 

Ключевые слова: штанговая насосная установка, оптимизация, механизм, кривошип. 

 

Imanbaeva N.S., Nurmaganbetova A.T., Isametova M.E., Rakhmatulina А.B., Sakenova А.М. 

Study  mode  converts  trim  mechanism  sucker  rod  pumping  units  (srpu),  to  determine  the  distance from 

the rotational axis of the counterweight crank 

Summary. We consider the optimal use of sucker rod pumping units (SHNU) in the oil and gas industry. 

Submitted kinematic kinematics and statistical calculations converting mechanism rod pumping systems. At dif-

ferent angular speeds of the crank and load (6m / 4t, 6t / 8t and 3t / 4t, 8t / 5,3t maximum / minimum) in the wellhead 

deystvuschy gland, balancing regimes investigated SHNU  converting mechanism. Balancing regimes considered con-

verting SHNU mechanism, reducing the time and balancing the problem of determining the location of balances. The 

kinematics SHNU converting mechanism. A kinetostatic study shows the change in the equation outweighs the time the 

crank. Pluchennye RESULT Ata given in the form of tables and diagrams. We solve the main task of a rotor, the case 

with the counterweights from the axis of rotation of the crank. Determining the mass of the load in the task of balancing 

the simplest recorded in the form of analytic formulas quadratic approximation. 

Key words: sucker rod pump installation, optimization, mechanism crank. 

 

 

УДК 621.311(075.8) 

 

А. Б. Хабдуллин, З.К. Хабдуллина, А. Б. Хабдуллин, Г.А. Хабдуллина 

(Рудненский индустриальный институт, Рудный, Республика Казахстан, aset85@mail.ru) 

 

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ  «РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИНХРОННОГО  

ДВИГАТЕЛЯ С МАССИВНЫМ РОТОРОМ» 

 

Аннотация:  Разработана  программа  по  расчету  параметров  синхронного    двигателя  с  массивным 

ротором,  которая  позволяет  изучить  методы  расчеты  параметров  схемы  замещения,  параметров  режима    и 

пусковых характеристик синхронных двигателей. 

Ключевые слова:  программа,  расчет  потерь,  пусковые  характеристики,  синхронный  двигатель,  умень-

шение потерь, сопротивление, энергосбережение. 

 

Целью  разработки  является  изучение  методов  расчета  параметров  схемы  замещения, 

параметров  режима  и  пусковых  характеристик  СД.  Исследование  проведены  для  реальных  СД  с 

массивным ротором. 

В  исследуемой  работе  использовались  различные  методы  программирования,  включившие  в 

себя  исследования  по  методам  расчета  характеристик  параметров  синхронных  двигателей  и  их 

потерь.  При  создании  программы  для  ЭВМ  использовались  разработанные  авторами  программы 

алгоритмы  расчёта,  переведенные  на  машинный  язык  и  реализованные  в  программной  среде 

разработки Delphi на языке Pasсal. 

Разработанная  программа  необходима  для  ускорения  расчетов  параметров  схемы  замещения, 

параметров  режима  и  пусковых  характеристик  синхронных  двигателей.  Визуальное  представление 

зависимостей потерь мощности с помощью графиков. 

К  функциональным  возможностям  программы  относятся  неявнополюсные  синхронные 

двигатели  (СД)  со  скоростью  вращения  ротора 

c

n

  =  3000  об/мин  (серия  СТМ,  СТД).  Ротор  СДМР 

(синхронного  двигателя  с  массивным  ротором)  представляет  собой  единую  стальную  поковку  с 

выфрезерованными  пазами  для  обмотки  возбуждения.  В  отличие  от  СД  с  шихтованным  ротором, 

имеющих  сосредоточенную  демпферную  обмотку,  у  СДМР  система  демпферных  контуров 

распределена по всей бочке ротора. 

СДМР используются в качестве приводов к центробежным насосам, компрессорам и вентиля-

торам. Пуск СДМР осуществляется в основном от полного (иногда сниженного) напряжения сети при 

короткозамкнутой обмотке возбуждения.  

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

333 

 

Параметры СД удобно выражать в относительных единицах при следующих базисных услови-

ях: 

N

б

S

S 

  –  номинальная полная  мощность  СД; 

N

б

U

U 

  –  номинальное  напряжение  СД.  Элек-

тромагнитный  момент  (в  виде  исключения)  целесообразно  выражать  в  долях  от  номинального  мо-

мента на валу двигателя. 

В  массивном  роторе  СДМР  необходимо  учитывать  вытеснение  тока  в  демпферных  контурах 

ротора. Степень вытеснения в основном зависит от частоты наводимых в роторе токов, т.е. в конеч-

ном итоге от скольжения двигателя. Эффект вытеснения тока приводит к изменению активного R1 и 

индуктивного сопротивления рассеяния 

1

X



 эквивалентного демпферного контура в зависимости от 

скольжения ротора. 

При вычислении обобщенных параметров и параметров схемы замещения СДМР, зависящих от 

скольжения, всегда следует оговаривать, какому скольжению они соответствуют. 

Обобщенные параметры и пусковые характеристики СДМР рассчитываются после определения 

параметров схемы замещения.  

К основным техническим характеристикам относятся: 

Требования к операционной системе - Windows XP/7/10 

Требования к ОЗУ - не ниже 256 Mb 

Требования к видео - режимы VGA 

Требования к процессору - Pentium 4 и выше 

Требования к жесткому диску - наличие как минимум 20 мегабайта свободного пространства. 

Средой программирования является Delphi. Используя каталожные данные двигателя и заранее 

подготовленные  алгоритмы  расчета  (составленные  по  общеизвестным  формулам  для  расчета  пара-

метров двигателей), программа выдает пользователю результаты расчетов, строит графики потерь.  

Основные  функции  при  работе  с  программой  позволяют  хранить  в  себе  каталожные  данные 

двигателей для последующего использования в расчётах; производить расчет параметров и характе-

ристик  асинхронных  двигателей,  представляя  их  удобочитаемом  виде;  создают  графики  зависимо-

стей потерь мощности от напряжения; позволяют сохранить все полученные данные расчетов. 

Для начала работы с программой необходимо наличие исходных данных о двигателе. Необхо-

димо  взять  из  справочных  изданий,  либо  воспользоваться  каталогом,  встроенным  в  программу. 

Нажать в главном меню программы и выбрав параметр «показать каталог двигателей» 

После  того,  как  исходные  данные  будут  введены,  как  это  показано  на  рисунке  1,  достаточно 

нажать на кнопку «произвести расчёт» для получения результатов расчётов. 

Окно  с  результатами  расчетов  состоит  из  четырёх  вкладок.  Первая  вкладка  изображена  на 

рисунке  2  и  предоставляет  пользователю  результаты  расчётов  параметров  итерационного  процесса, 

активные и реактивные потери в двигателе, а также токи и полную мощность CД. 

 

 

 

Рис.1. Окно ввода исходных данных 

 

 

●

 Технические науки 

 

334                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ 

 

 

 

Рис.2. Первая вкладка окна с результатами расчетов 

 

 

На  второй  вкладке  показана  схема  замещения  для  СД  и  параметры  сопротивлений  для  этой 

схемы.  

На  третьей  вкладке  показаны  графики  зависимострей  M,  P,  Q,  I,  cosФ  и  КПД  от  скольжения 

(рисунок 3). Каждый график имеет свой цвет. 

 

 

 

Рис.3. Графики зависимостей M, P, Q, I, cosФ и КПД от скольжения 

 

Четвертая вкладка показывает пользователю графики зависимостей потерь активной мощности 

от  напряжения.  В  поле  «настройка  графиков»  можно  ввести  свои  параметры,  чтобы  найти 

оптимальное напряжение, при котором потери будут минимальными. Построение графиков по новым 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

335 

 

данным  происходит  нажатием  на  кнопку  «перерисовать  графики».  Ниже  приведена  таблица  с 

точными значениями минимального и максимального значения для потерь активной мощности.  

 

 

 

Рис. 4. Графики зависимостей потерь мощности от напряжения 

 

В  меню  окна  результатов  расчета  есть  функция  сохранения  всех  результатов  расчетов 

полученных в программе. Данные сохраняются в файл с расширением .doc, который можно открыть 

любым  редактором,  читающим  подобный  формат  текстового  документа,  например  Microsoft  Word, 

версией не ниже 2000.  

Вывод:  разработан  алгоритм  расчета,  учитывающий  все  исходные  данные,  а  также  использу-

ющий  в  расчетах  напряжение.  Наглядное  построение  графиков  зависимостей  потерь  мощности  от 

напряжения 

 

ЛИТЕРАТУРА 

[1] Кацман, М.М. Электрические машины [Текст]: Учеб. для студентов сред. проф.  учебных заведений/ 

М.М. Кацман. -3 изд., испр. – М.: Высш. шк.; Издательский центр «Академия»; 2001.-463 с.: ил. 

[2]  Хабдуллин А.Б. Оптимизация установившихся режимов в системах цехового электроснабжения по 

критерию минимизации потерь мощности//  Электрооборудование: эксплуатация и ремонт, 2012, № 2, с. 30-35. 

 

Хабдуллин Ә.Б., Хабдуллина З.К., Хабдуллин А.Б., Хабдуллина Г.А. 

«Массивті роторы бар синхроннды қозғалтқыш сипаттарының есептеу» бағдарламасын даярлау» 

Түйіндеме. Әзірленген бағдарлама салмақты полюсі бар синхронды қозғалтқыш параметрлерін есептеп 

шығаруға    мүмкінік  береді.  Бұл  бағдарлама  «Электрэнергетика»  мамандығының    «Электір  машиналары»  оқу 

пәні үрдісіне еңгізілген. 

Кілтті сөздер: бағдарлама, шығынды есептеу, жіберу сипаттамалары, синхроннды қозғалтқыш, шығын-

ды кішірейту, қарсылық, энергия үнемдеуді жүргізу..  

 

Khabdullin A. B., Khabdullina Z.K., Khabdullin A.B.,  Khabdullina G.A. 

Development of the program "Calculation parameters of the synchronous motor with solid rotor" 

Summary. The developed program allows you to calculate the parameters of the synchronous motor with a solid 

rotor.  The program is implemented in the educational process of discipline "Electrical machines" specialty  «Electrical 

power». 

 Key words: program, the loss calculation, starting characteristics, synchronous motor, reduction of losses, the 

resistance, conducting energy efficiency. 

 

 

 

 

 

●

 Технические науки 

 

336                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ 

 

УДК 539.3/.6:621.01  

Т.И. Омаров, Б.Ж. Кырыкбаев  

(Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті,  

Алматы,  Қазақстан Республикасы, omarov_tim@list.ru) 

 

КӨДЕНЕҢ ҚИМАСЫ АЙНЫМАЛЫ СЫРЫҚТЫҢ КЕЛТІРІЛГЕН ИНЕРЦИЯ  

МОМЕНТІ МЕН БҰРАЛУ ҚАТАҢДЫҒЫҢ АНЫҚТАУ 

 

Андатпа. Бұл жұмыста қарастырылатын механикалық жүйені бұралу тербелістеріне ұшырайды деп бол-

жап, көлденең қимасы айнымалы консольді бекітілген сырықтың жалпы түрде динамикалық моделін құру қа-

растырылады. Зерттелетін нақты механикалық жүйенің өзін параметрлері таратылған жүйе деп ұйғарамыз. Ди-

намикалық модельдеу есебін зерттеу үшін есептеу  сұлбасын ыңғайлы етіп құру қажет. Бұл жағдайда алынған 

көлденең  қимасы  айнымалы  сырықтың  динамикалық моделі  салмақсыз  серпімді  сырықтың  бекітілуіне  байла-

нысты ұшында келтірілген массамен (инерция моменттерімен) шоғырланған дискретті жүйе болып  табылады. 

Дискретті жүйелердің  параметрлерін анықтау есебі бастапқы (нақты) және келтірілген (дискретті) жүйелердің 

кинетикалық энергияларының теңдігі шартынан шешіледі. Жүргізілген жұмыстың нәтижесінде  сырықтың кел-

тірілген массасын және оның бұралу қатаңдығын анықтауға мүмкіндік беретін формулалар алынды. 

Түйінді сөздер. Көлденең қимасы айнымалы, инерция моменті, бұралу қатандығы, кинетикалық энергия. 

 

k

M

 

бұралу моменті әсер ететін көлденең қимасы айнымалы консольді бекітілген АВ сырығы-

ның бұралу тербелістерін зерттеу үшін  динамикалық моделін (есептеу сұлбасын) құру  есебін қарас-

тырамыз (1-сурет). Бұл  есепті шешу үшін сырықтың бүкіл массасын В нүктесіне келтіру керек. Сы-

рық  жасайтын  бұралу  тербелістері  айналмалы  қозғалысқа  жататындықтан,  арқалықтың  келтірілген 

массасына баламалы В нүктесіне келтірілген  B

J

 

инерция моментін анықтауға тура келеді.  

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қарастырылған есепті шешу, яғни массаларды келтіру, массалары ұзындықтары бойынша бір-

қалыпсыз  таралған  бастапқы  (келтірілетін)  жүйенің  (1-сурет)  және  2-суретте  көрсетілген  дискретті 

(келтірілген)  жүйенің  кинетикалық  энергияларының  теңдігі  шартынан  жүзеге  асырылады.  Мұндағы 

с

 – сырықтың бұралу қатаңдығы.  

Есептеу сұлбасы бұралу қатаңдығы 

с

 салмақсыз серпімді сырықтың бекітілуімен біріктірілген 

инерция моменті 

B

J

 

бір массалы дискретті жүйені құрады. 

Дискретті жүйенің  Т

в

 кинетикалық энергиясы (2-сурет) мына формуламен анықталады 

 

1-сурет. Бұралуға жұмыс істейтін көлденең қимасы айнымалы консольді арқалықтың сұлбасы 

ℓ

 

 

x 

z 

dy 

y

 

z 

 

M

k 

dm 

r

k 

R 

 

A 

α

 

y 

B 

 r 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017                                          

337 

 

                          

2

J

T

2

B

B





,                                                                 (1) 

 

мұндағы   B

J

 – дискретті жүйенің бастапқы келтірілген инерция моменті; 



 – бұралу      тер-

белістерінің бұрыштық жылдамдығы.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

Дөңгелек пішінді сырықтың 

k

r

 радиусы у координатына тәуелді. Бұл тәуелділікті мына түрде  

жазуға болады 







tg

y

R

r

k

. 



 бұрышының аз мәнінде:







tg

. 





R

b

 деп белгілеп, төмендегіні жазамыз 

 

)

y

b

(

r

k







.                                                                    (2) 

 

Бастапқы жүйенің Т кинетикалық энергиясын анықтау үшін алдымен массасы 

m

d

 элементар 

қиманың dТ кинетикалық энергиясын құрамыз (1-сурет) 

 

2

dJ

dT

2







. 

   

 

 

 

 

Мұндағы 

J

d

 – массасы 

m

d

 

элементар қиманың y өсіне қатысты инерция моменті.  

Массасы 

m

d

  қиманың  қалыңдығы  шексіз  кіші  болғандықтан  әрі  есептеуді  қысқарту  мақса-

тында  элементар  қиманың  пішінін  конус  емес  цилиндр  деп,  ал  сырықтың  бүкіл  массасы  оның 



 

ұзындығы бойынша бірқалыпсыз таралған деп аламыз. Бұл жағдайда элементар қиманың өстік инер-

ция моментінің формуласы мына түрге келеді [1] 

 

2

r

dm

dJ

2

k





. 

 

  Элементар  қиманың  массасы 

dy

r

dm

2

k







 

[2].  Бұл  өрнекті  және  (2)  тәуелділікті  ескерсек 

элементар қиманың инерция моментінің формуласы мына түрге келеді  

 

2-сурет. Көлденең қимасы айнымалы сырықтың бұралу тербелістерін зерттеу үшін есептеу сұлбасы 

(динамикалық модель) 

ℓ 

 y 

 

c 

x 

А 

 

B 

J

B

 z 

M

k 

 

●

 Технические науки 

 

338                                                                                            

№1 2017 Вестник КазНИТУ 

 

dy

2

)

y

b

(

dJ

4

4







. 

 

 

 

 

 

 

Алынған формуланы ескерсек элементар қиманың 

T

d

 кинетикалық энергиясының өрнегі  ке-

лесі түрге келеді  

 

dy

4

)

y

b

(

dT

2

4

4









   

 

 

 

(3) 

 

Бұралу тербелістерінің бұрыштық жылдамдығын анықтау үшін алдымен бұралу бұрышын, яғ-

ни 



 деформациясын анықтау керек. 

 

Массасы бар элементар қиманың бұралу кезіндегі деформациясы мынандай болады [3] 

 

dy

dI

G

M

d

p

k







, 

 

мұндағы 

k

M

– бұралу моменті; 

G

– ығысу модулі; 

p

I

d

 – (2)  формуламен анықталатын эле-

ментар қиманың өрістік инеция моменті  

 





2

)

y

b

(

2

r

32

r

2

32

d

dI

4

4

4

k

4

k

4

k

p





















. 

 

Бұралу  бұрышы 



  төмендегі  интегралдан 

2

)

y

b

(

dI

4

4

p







өрнегін  ескеріп  бастапқы 

шарттарының нөл кездеріндегі мәндерінен анықталады  

 













4

4

k

)

y

b

(

dy

G

M

2

C

)

y

b

(

G

3

M

2

3

4

k











.  

 

С интегралдау тұрақтысы у = 0, φ = 0 кезінде мынаған тең 

3

4

k

b

G

3

M

2

C









. 

Түрлендіруден кейін бұралу бұрышының өзгеру заңдылығы мына түрге келеді 

 

























3

3

4

k

b

1

)

y

b

(

1

G

3

M

2

. 

 



 

бұралу  бұрышы  өзгеруінің 



  бұрыштық  жылдамдығын  анықтау  үшін  жоғарыда

  алынған 

формуладан  уақыт  бойынша  туынды  алу  керек.  Бұралу  моменті  уақытқа  тәуелді  жалғыз  параметр 

болатындықтан бұралу тербелістерінің бұрыштық жылдамдығы келесі түрге келтірілуі мүмкін:

  

                                                  

























3

3

4

k

b

1

)

y

b

(

1

G

3

M

2 

. 

 

 

 

(4) 

 

  Бұрыштық жылдамдықтың квадраты 

жүктеу/скачать 28,19 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: