Татьяна Функ - доцент кафедры «Автоматизированный электропривод» Политехнического института ЮУрГУ занимается исследованием энергосберегающих электроприводов с косвенным определением составляющих перемещения. Успешно защитив в 2012 году кандидатскую диссертацию под руководством д.т.н., профессора Юрия Усынина, Татьяна Функ продолжает свое актуальное исследование. Сегодня молодой ученый работает над тем, чтобы добиться повышения качества технологических процессов и улучшения показателей ресурсо- и энергопотребления массовых механизмов при минимальных затратах. С учетом того, что цена на энергию в нашей стране постоянно растет, вопросы энергоэффективности очень важны как для промышленности, так и для экономики страны в целом.
Недавно Татьяна Функ стала одним из победителей конкурса молодых исследователей ЮУрГУ, проведенного в рамках Проекта 5-100. Ее научная работа была одной из наиболее практически значимых. В настоящее время существует необходимость в модернизации ряда промышленных механизмов с малоэффективными нерегулируемыми и устаревшими системами электроприводов. В качестве примеров таких механизмов можно назвать ленточные транспортеры, насосы гидравлических прессов, компрессоры, воздуходувки, дымососы и другие. Для них характерно завышенное электропотребление. Переход к регулированию частоты вращения приводит к заметной экономии электроэнергии, во многих случаях до 30–40%.
«Наша кафедра "Автоматизированный электропривод" занимается изучением, разработкой и диагностикой систем электроприводов. В современных электроприводах в качестве устройств управления используются высокопроизводительные микроконтроллерные системы прямого цифрового управления оборудованием. В лабораториях нашей кафедры представлены современные системы электроприводов постоянного и переменного токов, выполненные в том числе с использованием оборудования мировых лидеров в области электроэнергетики, которые позволяют нам проводить научные исследования в этой области», – рассказывает Татьяна Функ.
Вопросы косвенного определения составляющих перемещения в системах электроприводов или вопросы разработки так называемых «бездатчиковых» систем (sensorless) являются весьма актуальными и целесообразными для российской и мировой науки и промышленности, считает Татьяна. Это подтверждается и проведенным ею мониторингом результатов научно-исследовательской деятельности с помощью системы «SciVal», предоставляющей информацию из базы данных Scopus, доступ к которой предоставляет Научная библиотека ЮУрГУ.
«Зачастую, чтобы точно исследовать двигатель, дифференциальных уравнений, описывающих двигатель по Т-образной схеме замещения или по уравнениям обобщенной электрической машины, недостаточно, так как нет точности, необходимой для таких расчётов, – продолжает Татьяна. – Не так давно Южно-уральским государственным университетом было приобретено программное обеспечение фирмы ANSYS, позволяющее анализировать геометрию двигателя методом конечных элементов. Нас интересуют электромагнитные процессы, поэтому мы используем Electromagnetic Suite».
Программное обеспечение ANSYS позволяет исследовать электромагнитные процессы в тесной взаимосвязи с механическими перемещениями. Доступ к продуктам ANSYS можно получить через удаленный доступ к суперкомпьютеру ЮУрГУ.
«Механику двигателя и электромагнитные процессы можно исследовать и моделировать очень точно благодаря программному обеспечению ANSYS, – рассказывает Татьяна Функ. – Для подтверждения наших расчётов мы используем натурные эксперименты, т.е. создаем платы управления, подключаем их к реальным двигателям, имея уже достаточное количество данных».
В распоряжении кафедры «Автоматизированный электропривод» находится несколько лабораторий, укомплектованных современным оборудованием мировых лидеров в области электроэнергетики. Но Татьяна Функ мечтает создать новую лабораторию или хотя бы часть специализированного комплекса по измерительным приборам и косвенному анализу.
Также в планах Татьяны работа с единым информационным обеспечением, которое позволит использовать не только косвенные методы, но и системы использованием непосредственных датчиков-измерителей и косвенных идентификаторов-вычислителей.
«На мой взгляд, объединение современного измерительного оборудования и косвенного определения координат электропривода позволит создать систему, обладающую лучшими показателями регулирования, повышенными быстродействием и надежностью работы, возможностью прогнозирования и определения технического состояния электромеханической системы», – рассказывает молодой учёный.
Такие системы найдут применение в металлургии, метрологии, полиграфии, военной и аэрокосмической сферах, медицине, электронной и полупроводниковой промышленности, робототехнике и в других областях.