vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2024-69-3-225-232vestift-852Research ArticleРАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕRADIOELECTRONICS AND INSTRUMENT-MAKINGСтруктура программно-аппаратного комплекса для исследования электрических машин постоянного тока. Часть 1Structure of software and hardware module for research of DC electrical machines. Part 1МенжинскийА. БюMenzhinskyA. B.

Менжинский Андрей Борисович – кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника кафедры

пр. Независимости, 220, 220057, Минск

Andrey B. Menzhinsky – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Deputy Head of the Department

220, Nezavisimosty Ave., 220057, Minsk

volna05011990@mail.ruПантелеевС. В.PanteleevS. V.

Пантелеев Станислав Владимирович – кандидат  технических наук, доцент кафедры

пр. Независимости, 220, 220057, Минск

Stanislav V. Panteleev – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department

220, Nezavisimosty Ave., 220057, Minsk

panteleev-s-v@mail.ruМенжинскийП. Б.MenzhinskyP. B.

Менжинский Павел Борисович – магистр технических наук, старший преподаватель кафедры

ул. Ожешко 22, 230023, Гродно

Pavel B. Menzhinsky – Master of Technical Sciences, Senior Lecturer of the Department

22, Ozheshko Str., 230023, Grodno

mpb93@mail.ruСицкоА. Л.SitskoA. L.

Сицко Александр Леонидович – кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры

пр. Независимости, 220, 220057, Минск

Alexander L. Sitsko – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department

220, Nezavisimosty Ave., 220057, Minsk

6869108@gmail.comВоенная академия Республики БеларусьБеларусьMilitary Academy of the Republic of BelarusBelarusГродненский государственный университет имени Янки КупалыБеларусьGrodno State University named after Yanka KupalaBelarus202407102024693225232Copyright © Менжинский А.Б., Пантелеев С.В., Менжинский П.Б., Сицко А.Л., 20242024Менжинский А.Б., Пантелеев С.В., Менжинский П.Б., Сицко А.Л.Menzhinsky A.B., Panteleev S.V., Menzhinsky P.B., Sitsko A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/852

Разработаны структура программно-аппаратного комплекса для исследования электрических машин постоянного тока и математическая модель его электромеханической части, учитывающая влияние температуры на сопротивление обмотки якоря. Программно-аппаратный комплекс реализуется на плате Arduino Uno. Отличительной особенностью комплекса является модульная структура, позволяющая проводить исследования электрических машин постоянного тока в различных режимах работы (пуск, регулирование частоты вращения якоря, реверсирование, торможение). Кроме того, имеется возможность реализации различных законов изменения нагрузочного момента, для чего в состав программно-аппаратного модуля входят исследуемая и нагрузочная электрические машины постоянного тока, которые механически соединены между собой с помощью муфты и работают в двигательном и генераторном режимах соответственно. Предложенная модель позволяет описывать электромагнитные процессы в электрических машинах постоянного тока с учетом влияния температуры на сопротивление обмотки якоря, а также перегрева отдельных частей электрической машины. Представленный программно-аппаратный комплекс может найти практическое применение в исследовательских лабораториях при исследовании электрических машин постоянного тока в различных режимах работы.

The structure of a hardware and software complex for the study of DC electric machines and a mathematical model of its electromechanical part taking into account the influence of temperature on the resistance of the armature winding have been developed. The hardware and software complex is implemented on the Arduino Uno board. A distinctive feature of which is the modular structure, which allows conducting research on DC electric machines in various operating modes (start-up, armature speed control, reversing, braking). In addition, it is possible to implement various laws of changing the load moment. For this purpose, the hardware and software module include the studied and load DC electric machines, which are mechanically connected to each other by means of a coupling and operate in motor and generator modes, respectively. The proposed model makes it possible to describe electromagnetic processes in DC electric machines taking into account the influence of temperature on the resistance of the armature winding, as well as overheating of individual parts of the electric machine. The proposed hardware and software module can find practical application in research laboratories in the study of DC electric machines in various operating modes.

электрические машины постоянного токаструктурапрограммно-аппаратный комплексматематическая модельмикроконтроллерDC electrical machinesstructurehardware and software modulemathematical modelmicrocontrollerReferencesХлопцов, А. С. Совершенствование методики и средств диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла машин постоянного тока: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / А. С. Хлопцов. – Омск, 2016. – 154 л.Khloptsov A. S. Improving Methods and Means for Diagnosing the Technical Condition of the Commutator-Brush Assembly of DC Machines. Omsk, 2016, 154 p. (in Russian).Алексеенко, К. Д. Применение микропроцессорной платформы «Ардуино» в учебной среде для практического изучения основ электропривода / К. Д. Алексеенко, И. А. Носенко // Современные прикладные исследования: материалы 5-й нац. науч.-практ. конф., Шахты, 17–19 марта 2021 г. – Новочеркасск: Юж.-Рос. госуд. политех. ун-т (НПИ) им. М. И. Платова, 2021. – Т. 1. – С. 195–200.Alekseenko, K. D., Nosenko I. A. Application of the Arduino microprocessor platform in an educational environment for practical study of the fundamentals of electric drives. Sovremennye prikladnye issledovaniya: materialy 5-i natsional’noi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Shakhty, 17–19 marta 2021 g. T. 1 [Modern Applied Research: Proceedings of the 5th National Scientific and Practical Conference, Shakhty, March 17–19, 2021. Vol. 1]. Novocherkassk, South Russian State Polytechnic University named after M. I. Platova, 2021, pp. 195–200 (in Russian).Овчинников, И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность): курс лекций / И. Е Овчинников. – СПб.: КОРОНА-Век, 2006. – 336 с.Ovchinnikov I. E. Valve Electric Motors and Drives Based on Them (Low and Medium Power). St. Petersburg, CORONA-Vek Publ., 2006. 336 p. (in Russian).Васильев, Д. С. Векторные системы управления электроприводами: учеб. пособие / Д. С. Васильев, Б. И. Фираго. – Минск: Выш. шк., 2016. – 159 с.Vasil’ev D. S., Firago B. I. Vector Control Systems for Electric Drives. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 2016, 159 p. (in Russian).Фираго, Б. И. Теория электропривода: учеб. пособие / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. – Изд. 2-е. – Минск: Техноперспектива, 2007. – 585 с.Firago B. I. Electric Drive Theory. Minsk, Technoperspectiva Publ., 2007. 585 p. (in Russian).Иванов, И. И. Электротехника: учеб. пособие / И. И. Иванов, Г. И. Соловьев. – 6-е изд. – СПб.: Лань, 2009. – 496 с.Ivanov I. I., Solov’ev, G. I. Electrical Engineering. St. Petersburg, Lan’ Publ., 2009. 496 p. (in Russian).Shin, W. G. Correlation analysis of brush temperature in brush-type DC motor for predicting motor life / W. G. Shin, Y. S. Song, Y. K. Seo // J. Mech. Sci. Technol. – 2012. – Vol. 26, Iss. 7. – P. 2151–2154. https://doi.org/10.1007/s12206-012-0534-0Shin W. G., Song Y. S., Seo Y. K. Correlation analysis of brush temperature in brush-type DC motor for predicting motor life. Journal of Mechanical Science and Technology, 2012, vol. 26, iss. 7, pp. 2151–2154. https://doi.org/10.1007/s12206-012-0534-0A New Method for Sensorless Estimation of the Speed and Position in Brushed DC Motors Using Support Vector Machines / E. Vazquez-Sanchez [et al.] // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2011. – Vol. 59, № 3. – P. 1397–1408. http://doi.org/10.1109/TIE.2011.2161651Vazquez-Sanchez E., Gomez-Gil J., Gamazo-Real J. C., Diez-Higuera J. F. A New Method for Sensorless Estimation of the Speed and Position in Brushed DC Motors Using Support Vector Machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011, vol. 59, no. 3, pp. 1397–1408. http://doi.org/10.1109/TIE.2011.2161651Брускин, Д. Э. Электрические машины и микромашины: учебник / Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, B. C. Хвостов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 527 с.Bruskin D. E., Zorohovich A. E., Hvostov B. C. Electric Machines and Micromachines. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1990. 527 p. (in Russian).Хитерер, М. Я. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения: учеб. пособие / М. Я. Хитерер, И. Е. Овчинников. – СПб.: Корона принт, 2013. – 357 с.Khiterer M. Ya., Ovchinnikov I. E. Synchronous Electric Reciprocating Machines. St. Petersburg, Korona-print Publ., 2013. 357 p. (in Russian).Менжинский, А.Б. Электротехника : учеб. пособие / А. Б. Менжинский, А. Е. Каледа, А. Л. Сицко; под общ. ред. А. Б. Менжинского. − Минск: Воен. акад. Респ. Беларусь, 2022. − 529, [3] с.Menzhinski A. B., Kaleda A. E., Sicko A. L. Electrical Engineering. Minsk, Military Academy Republic of Belarus, 2022. 529 p. (in Russian).Черный, В. В. Температурная зависимость сопротивления полупроводников и металлов: учеб.-метод. пособие / В. В. Черный, В. Э. Малаховская. – Минск: БНТУ, 2016. – 36 с.Chernyi V. V., Malahovskaya V. E. Temperature Dependence of Resistance of Semiconductors and Metals. Minsk, Belarusian National Technical University, 2016. 36 p. (in Russian).Петин, В. А. Проекты с использованием контроллера Arduino / В. А. Петин. – СПб.: БХВ-Петербург, 2014. – 400 с.Petin V. A. Projects Using Arduino Controller. St. Petersburg, BHV-Petersburg Publ., 2014. 400 p. (in Russian).Краткий обзор и перспективы применения микропроцессорной платформы Arduino / Е. Я. Омельченко [и др.] // Электротехн. системы и комплексы. – 2013. – № 21. – С. 28–33.Omel’chenko E. Ya., Tanich V. O., Maklakov A. S., Karyakina E. A. Brief overview and prospects for using the Arduino microprocessor platform. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy [Electrical Systems and Complexes], 2013, no. 21, pp. 28–33 (in Russian).Выдрин, Д. Ф. Платформа Ардуино: преимущества / Д. Ф. Выдрин, А. О. Махнева, А. Р. Мавлютов // Academy. – 2017. – № 1 (16). – С. 9–12.Vydrin D. F., Makhneva A. O., Mavlyutov A. R. Arduino platform: advantages. Academy, 2017, no. 1 (16), pp. 9–12 (in Russian).Шатуновский, В. Л. Комплекс для измерения электрических величин в системах электропитания на базе микроконтроллерных плат «Ардуино» / В. Л. Шатуновский, Н. Н. Портнягин, И. А. Мелик-Шахназарова // Электротехн. и информ. комплексы и системы. – 2018. – Т. 14, № 1. – С. 81–87.Shatunovskii V. L., Portnyagin N. N., Melik-Shakhnazarova I. A. Complex for measuring electrical quantities in power supply systems based on Arduino microcontroller boards. Elektrotekhnicheskie i informacionnye kompleksy i sistemy = Electrical and Data Processing Facilities and Systems, 2018, no. 1, pp. 81–87 (in Russian).Контроллер Ардуино / О. В. Царегородцева [и др.] // Современные технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. XXVIII Междунар. науч.-практ. конф., Пенза, 25 мая 2019 г. – Пенза: «Наука и Просвещение» (ИП Гуляев Г. Ю.), 2019. – С. 102–106.Tsaregorodtseva O. V., Golovanova K. S., Bolgov D. N., Myskova E. V., Tsaregorodtsev M. E. Arduino controller. Sovremennye tekhnologii: aktual’nye voprosy, dostizheniya i innovatsii: sbornik statei XXVIII Mezhdunarodnoi nauchnoprakticheskoi konferentsii, Penza, 25 maya 2019 g. [Modern Technologies: Topical Issues, Achievements and Innovations: Collection of Articles of the 28th International Scientific and Practical Conference, Penza, May 25, 2019]. Penza, “Nauka i Prosveshchenie” (IP Gulyaev G. Yu.), 2019, pp. 102–106 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.