I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   201 7 ,   p p .   1 6 7 3 ~ 1 6 8 1   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 4 . pp 1 6 7 3 - 1 681           1673       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Energ y  Sav ing   i n P ilg er Mill Ele ctr ic Drives.  Co m ple te  So lution       Yuriy   Se m eno v ich U s y nin 1 ,   D m it ry   Alex a nd ro v ich Sy ch ev 2 ,   Nik it a   Va di m o v ich Sa v o s t ee n k o 3   De p a rtme n o f   El e c tri c   Driv e ,   S o u th   Ura S tate   Un iv e rsity ,   Ch e l y a b in sk ,   Ru ss ian   F e d e ra ti o n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Oct  3 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   2 2 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e c o n sid e rs  issu e re late d   t o   i n c re a sin g   e n e rg y   e ff icie n c y   in   e lec tri c   d riv e o f   p il g e ro ll in g   m il ls,   p r e se n ti n g   k in e m a ti c o f   su c h   m il l s,  p ro v id e s   ju stif ica ti o n   f o th e   g e n e ra lo a d   c h a rt,   p re se n ts  th e   d e tailed   re v ie o re fe re n c e   m a teria ls  o n   t e c h n ica e n e rg y   sa v in g   so lu ti o n s,   a n d   su g g e sts  a   m a th   m o d e o a n   e lec tri c   d riv e   w it h   a   f ield   re g u late d   re lu c tan c e   m a c h in e .   T h e   p a p e su g g e sts  k e y   m e th o d o f   sa v in g   e n e r g y   in   e lec tri c   d riv e s   o f   p il g e r   m il ls,   n a m e l y k in e m a ti c   sc h e m e   im p ro v e m e n t;   m a in   e n e rg y   d ra in e rs  a n d   w a y o f   e n e rg y   lo ss   re d u c ti o n   i n   e lec tri c   d riv e w it h   d irec t -   a n d   a lt e rn a te - c u rre n m o to rs,  e n e rg y - sa v in g   e lec tri c   d riv e   c o n tro p r o f il e s.  Th e   a rti c le  c o m p a re e n e r g y - s a v in g   re so u rc e in   e lec tri c   d riv e w it h   v a rio u s - t y p e   m o to rs  (d irec t - c u rre n m o to rs,  sy n c h ro n o u m o to rs,  a n d   f ield   re g u late d   re lu c tan c e   m a c h in e ),   c larif ies   th e   sc h e m e   o f   e n e rg y - sa v in g   re so u rc e   i m p lem e n tatio n ,   p ro v id e t h e   q u a l it a ti v e   e v a lu a ti o n   o f   e lec tri c   d riv e   c o n tro m e th o d   e ff ici e n c y .   T h e   a c c e n is  m a d e   o n   h ig h   e n e rg y   e ff ici e n c y   o f   th e   p ro p o rti o n a te   c o n tro o f   a rm a tu re   a n d   e x c it a ti o n   c ircu it a n d   a c ro ss   th e   ra n g e   o f   to rq u e   in   e lec tri c   d riv e o f   a b ru p tl y - v a riab l e - lo a d   m il ls.   T h e   h ig h e st  e c o n o m ic  e ffe c is   re a c h e d   in   th e   e lec tri c   d riv e   w it h   a   f ield   re g u late d   re lu c tan c e   m a c h in e     b y   m e a n o f   i m p le m e n ti n g   th e   e n e rg y - e ff icie n e lec tro m e c h a n ica c o n v e rter  a n d   a p p ly in g   e n e rg y - s a v in g   c o n tro p r o f il e s.   K ey w o r d :   E n er g y   s a v in g   Field   r eg u la ted   r elu ctan ce   m ac h in e   R o llin g   m ill ele ctr ic  m o to r s   L o ad   ch ar t   R o llin g   m ill s   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r s :   Nik ita  Vad i m o v ic h   Sa v o s tee n k o ,   D m itr y   A le x an d r o v ic h   S y ch ev   Dep ar t m en t o f   E lectr ic  Dr iv e,   So u t h   Ur al  State  U n iv er s it y ,   7 6   L en i n   p r . ,   C h el y ab i n s k ,   R u s s ia n   Fed er atio n ,   4 5 4 0 8 0 .   E m ail:  n i k ita. ep a@ g m ail. co m ,   d m i tr y . ep a@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Sea m le s s   p ip es  ( ca s i n g ,   d r ill,  tu b in g ,   cr ac k i n g ,   o il  lin e,   etc. )   ar w id el y   u s ed   in   o il  p r o d u ctio n   a n d   r ef in i n g ,   h ea e n er g y   an d   c h e m ical  i n d u s tr y ,   an d   m ac h in en g i n ee r i n g ,   air cr af an d   v e h i cle  p r o d u ctio n ,   as  w ell  a s   i n   civ i an d   i n d u s tr ial  b u ild in g .   Qu a lit y   r eq u ir e m e n t s   m a y   v ar y   d ep en d in g   o n   t h p u r p o s o f   p ip es,  s o   th er ar s e v er al  co n s eq u e n t ec h n o lo g ical  s tag e s   o f   r o llin g :   p ier cin g ,   p lu g g i n g ,   a n d   h i g h - q u alit y   p ip r o llin g .   T h m o tio n   n at u r o f   ac t u ato r s   o f   p ilg er   r o lli n g   m ac h i n es  ( p ier cin g   m ill s ,   p ilg er   m ill s ,   co ld   r o llin g   m ills )   i s   co m p le x   an d   u n u s u al,   a n d   th lo ad   to r q u is   n o t e v en l y   d is tr i b u ted   ac r o s s   r o llin g   c y cle.   T h ex is ti n g   m et h o d s   o f   i m p r o v in g   e n er g y   e f f icie n c y   o f   ele ctr ic  d r iv es  in cl u d u s i n g   elec tr ic  d r iv es   w it h   en h a n ce d   p er f o r m a n ce   co ef f icie n t,  tr an s itio n   to   r e g u la ted   elec tr ic  d r iv e,   r atio n al  s elec tio n   o f   th e   elec tr o m ec h a n ical  co n v er ter s   in s tal led   p o w er ,   s elec tio n   o f   an   elec tr ic  d r iv co n t r o p r o f ile.   I n   s cie n ti f ic   p ap er s ,   th ab o v em e n tio n ed   m et h o d s   ar co n s id er ed   as  in d u s tr y - g en er al  m ec h a n i s m s   f o r   s tan d ar d   o p e r atio n   o f   an   elec tr o m ec h a n ical  co n v e r ter .   g o o d   m an y   p ap er s   w er d e v o ted   to   m et h o d s   o f   elec tr ic  l o s s   r ed u ctio n   i n   d r iv es   w it h   v ar io us - t y p m o to r s     t h m o s r e n o w n ed   o f   t h e m   w er m ad b y   I . I .   P etr o v   [ 1 ] ,   N. F.  I l y i n s k y   [ 2 ,   3 ] ,   B . S.  L ez n o v   [ 4 ,   5 ] ,   O. V.   Kr y u k o v   [ 6 ] ,   Yu . S.  Us y n in   [ 7 ] ,   I . Ya.   B r aslav s k y   [ 8 ] ,   V. N.   P o ly ak o v   [ 9 ,   1 0 ] ,   Gio v an n De  Fil ip p is   [ 2 0 ] ,   T .   A h o n e n   [ 2 1 ] ,   M.   A .   Said el  [ 2 2 ] ,   A .   Z ab ar d ast  [ 2 3 ] .   Of   s p ec ial  n o te  i s   t h s er ies   o f   w o r k s   o n   e n er g y   s a v i n g   in   m etal  i n d u s tr y   e lectr ic  p la n ts :   r o llin g   m ill s   ( A . S.  Kar an d ae v   [ 1 1 ] ,   V. F.  B u r y a n o v   [ 1 2 ] ,   V. R .   Kh r a m s h in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 7 3     1 6 8 1   1674   [ 1 3 ,   1 4 ] ) ,   ar s teel  f u r n ac es  ( G. P .   Ko r n ilo v   [ 1 5 ] ) ,   d r af eq u ip m en t   ( Yu . S .   U s y n i n   [ 1 6 ] ,   O. V.   Kr y u k o v   [ 1 7 ] ) ,   g en er al  i s s u es o n   e n er g y   s a v i n g   at  m eta l in d u s tr y   e n ter p r is es   ( G. V.   Nik if o r o v   [ 1 8 ] ,   V. K.   Ole y n ik o v   [ 1 9 ] ) .   As  s ee n   f r o m   t h r ev ie w   o f   s cien t if ic   r ef er e n ce s ,   th e   p r o b le m   o f   e n er g y   s av in g   i n   e lect r ic  d r iv es   tu r n s   o u to   b c o m p lex   an d   ev en   q u i te  a m b ig u o u s .   T h o r o u g h   s tu d y in g   o f   s p ec i f ics  o f   o p er atio n   an d   tech n ical   s tr u ct u r o f   p il g er   m ill  elec tr ic  d r iv es  s ti m u la tes  co n s id er i n g   th f o llo w i n g   is s u f r o m   th p er s p ec tiv o f   en er g y - s a v in g :   t h ese  m ac h i n e s   ar u n iq u eq u ip m e n t   o f   h i g h - p o w er   ( in   MW s )   e n g i n es  ch ar ac ter ized   b y   th e   ex tr e m e l y   u n e v en   lo ad   d is tr ib u tio n   ch ar t;  t h er e,   s ev er to r q u o v er lo ad s   g o   w i th   id le n es s   p er io d s   o f   an   elec tr ic  d r iv e.   I n   s u c h   co n d iti o n s ,   en er g y   s a v i n g   o n   th m i ll  is   co m p licated   an d   r eq u ir e s   d ee p   p r ep a r ato r y   an al y s is ,   a s   w ell  as  co m p le x   ap p r o ac h   to   im p le m e n tatio n   en er g y - s av in g   m eth o d s .   T h in cr ea s i n g   d e m an d   f o r   s ea m le s s   p ip es  ( s h o w n   i n   ato m ic  in d u s tr y ,   air cr af i n d u s tr y ,   etc. ) ,   s ig n i f ican s h ar o f   e n er g y   co n s u m p tio n   b y   p il g er   m ill s ,   an d     p r ac t icall y     d ep r ec iatio n   o f   elec tr o tech n ical  eq u ip m e n t,  th s cien t if ic - tec h n ical   p r o b lem   o f   i m p r o v in g   e n er g y   ef f icien c y   o f   elec tr ic  d r iv e s   o n   co n s id er ed   r o llin g   p ip es b ec o m es a c u te.   Du r in g   th e   w o r k ,   k e y   p r o v is io n s   o f   th e   elec tr ic  m a ch in e s   t h eo r y ,   elec tr ic  d r iv th eo r y ,   s e m ico n d u cti n g   co n v er ter   eq u ip m en t   t h eo r y ,   a u to m ated   co n tr o f r eq u e n c y   m e th o d s ,   co m p u ter - a s s i s ted   m at h   s y s te m   m o d elin g   m et h o d s ,   an d   th f i n ite  ele m en m et h o d   w er u s ed .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     2 . 1 .   M a t M o del o f   a   R o llin g   M ill   Usu al l y ,   t h m at h e m atica d es cr ip tio n   o f   elec tr ic  d r i v es a n d   ass o ciate d   tech n o lo g ica l o b j ec ts   is   g i v e n   w it h   d u atte n tio n   to   ass u m p tio n s   t h at  al lo w   f o r   s i m p li f y i n g   th m at h e m atica tech n iq u e.   Fo r   in s ta n ce ,   a n   elec tr ic  m o to r   is   p r esen ted   as  lu m p ed - p ar a m eter   s y s te m .   Su c h   an   ap p r o ac h   is   r ea s o n ab le  in   th co n tex o f   m at h   m o d eli n g   o f   a n   elec tr ic   d r iv w it h   tr ad itio n al - t y p e lectr o m ec h a n ical  co n v er ter s .   Fro m   t h p o in o f   en er g y   e f f icie n c y   o f   D C - elec t r ic  d r iv es  a n d   s y n ch r o n o u s   o n es,  a s   w ell   as   co n s id er i n g   th ex i s ti n g   d etailed   an al y tical   b asis ,   t y p ica m at h   m o d el s   ca n   b u s ed   an d   p r o v id ca lcu latio n   o f   to tal  lo s s e s   an d   th eir   ele m e n t s   w it h   r ea s o n ab le  d eg r e o f   ac cu r ac y   [ 2 4 ,   2 5 ].   A b s e n ce   o f   r ea d esig n   m eth o d o lo g ies  an d   p r ac tical  r ec o m m en d atio n s   i n   th co n tex o f   d ev elo p in g   n e w   t y p es  o f   e lectr o m ec h a n ical  co n v er ter s   d r iv es  t h n ec ess it y   to   co n s id er   th d is tr ib u tio n   o f   s y s te m   co n s ta n ts   [ 2 6 ] .   I n   th e x is t in g   tech n ical  p u b licatio n s   a n d   o th er   s o u r ce s ,   n o   m o d el s   f o r   d eter m i n i n g   co m p o n e n t s   o f   lo s s es  i n   elec t r ic  d r iv es  w it h   f ield   r eg u late d   r elu cta n ce   m ac h in ( F R R M )   w er f o u n d .   T h ex is t in g   m at h   m o d el s   o f   an   el ec tr ic  d r iv w it h   FR R d escr ib an d   ascer tain   eith er   th m o to r   o p er atio n   m o d w it h   co n s id er atio n   o f   m a g n et i f ield s   in   th elec tr ic  m ac h i n [ 2 7 ,   2 8 ] ,   o r   s p ec if ics  o f   FR R M - d r i v p ar am e ter   r eg u l at io n s     p ar tic u lar l y   i n   ca s es   w h en   it  i s   r eq u ir ed   to   s h o w   h i g h er   p er f o r m a n ce   [ 2 9 ] .   I n   t h is   p ap er   w e   s u g g e s m a th   m o d el  th at,   as  f ar   as  w ar co n ce r n ed ,   is   ab le  to   s o lv th p r o b le m .   T h m o d el  d is tin g u is h es   its el f   s in ce   it  ap p lies   lo s s   co m p o n en ts   as s u m e d   f o r   all  m o to r s ,   b u ascer tain ed   co n s id er in g   s tr u ct u r al  an d   FR R o p er atio n   s p ec if ic s .   Ma th   m o d el s   u s ed   f o r   q u alit ativ est i m a tio n   o f   lo s s es  in   co n s id er ed   elec tr ic  d r iv es  c o n tain   t h e   f o llo w in g   u n it s s y s te m s   m ec h a n ical  p ar ( r ed u ce r ,   g ea r   s tan d ) elec tr o m ec h a n ical  co n v er ter s   ( d ir ec t - cu r r en m o to r ,   s y n ch r o n o u s   m o to r   o r   FR R M) s e m ico n d u ct i n g   co n v er ter s   ( t h y r is to r   d ir ec t - cu r r e n co n v er ter ,   f r eq u en c y   co n v er ter ,   m u ltip h a s s e m ico n d u ct in g   co n v er ter ) ,   lo s s   co m p o n e n t e s ti m at io n   u n i t.     2 . 2 .   M a t M o del o f   a   M ec ha n ica l P a rt   Ma th e m atica l   d escr ip tio n   o f   m ec h a n ic s   a n d   p il g er   r o llin g   t ec h n o lo g y   ar e   co m p r eh e n s iv el y   d escr ib ed   in   [ 3 0 ] .   Du to   th at,   r ea d y   m o d els  o f   a   m ec h a n ical  p ar d es cr ib ed   in   [ 3 0 ]   w er u s ed .   Gen er all y ,   th e y   co n s i s t   o f   t w o   m ai n   b lo c k s :   m ec h a n ical  co n v er ter   ( r ed u ce r ,   g ea r   s ta n d )   an d   th e   lo ad   ch ar t   f o r m atio n   b lo ck .   T h s tatic  lo ad   to r q u f o r   co ld   r o llin g   m ill 4 5 0   w as d eter m in ed   in   th f o llo w i n g   w a y :     M s =q γ r cr M f or ( r e v) ρ g η ;       ( 1 )   M f or = P av ρ r ( n Q + η d 1 , 4 t av ρ r ) ;         ( 2 )   M r e v =0 , 8 5 P av ρ r ( η d 0 , 6 t av ρ r -   n Q )       ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       E n erg S a vin g   in   P ilg er Mill   E lectric D r ive s .   C o mp lete  S o lu tio n   ( Yu r iy  S eme n o vich   Usyn in )   1675   w h er M s    s tan d s   f o r   s tatic  m o t o r   lo a d   to r q u e;  M f or   f o r   f o r w ar d   r o llin g   to r q u e;  M ∑re v   f o r   r ev er s al  r o llin g   to r q u e;  q   f o r   co ef f icien o f   id le - ti m to r q u lo s s ρ g   f o r   lead in g   g ea r s   in it ial  r ad iu s η   f o r   p e r f o r m a n ce   co ef f icie n t;  r cr   f o r   cr an k   r ad iu s γ   f o r   co ef f icie n d ep en d i n g   o n   m ill 's  d y n a m ics  a n d   s tr u c tu r e P av   f o r   av er ag e   to tal  p r ess u r d u r in g   r o lli n g ρ r   f o r   r o ll  r a d iu s η d   f o r   d ef o r m at io n   zo n s h ap f ac to r t av   f o r   av er ag r o llin g   d r af t.   T h m at h   m o d el  o f   m ec h a n ical  p ar o f   co ld   r o lli n g   m ill   4 5 0   is   g i v en ,   p r esen ted   a s   a   s y s te m   o f   t w o   m ai n   b lo ck s m ec h an ica co n v er ter   ( I )   an d   lo ad   ch ar f o r m at io n   b lo ck   ( I I ) .   B lo ck   I   d escr ib es  p r o ce s s es   in   t h m ec h a n ical  p ar co n s id er in g   t h v ar iab le  g ea r   r atio n .   B ased   o n   th i n it ial  r o llin g   r o u te  d ata,   B lo ck   I I   f o r m s   t h elec tr ic  d r i v lo ad   c h ar t,  as  w ell  a s   co o r d in ates  to r q u es  w it h   t h r o lli n g   m ac h in an g le.   I n i tial  d ata   ( r o llin g   an d   id le  ti m to r q u es,   f o r w ar d   an d   id le  s tr o k d u r atio n ,   c y cle  p er io d )   f o r   f o r m ati o n   o f   lo ad   ch ar ts   o f   co ld   r o llin g   m ill  4 5 0   w er o b tain ed   f r o m   a u th o r ized   r ep r esen tati v es  o f   t h C h el y ab in s k   p ip r o llin g   p lan t’ s   elec tr o tech n ical  s er v ice s .     2 . 3 .   M a t M o del o f   a n E lect ric  Driv w it h F RR M     W h en   m o d elin g   n o n - t y p ical  e lectr o m ec h a n ical  co n v er ter s ,   d is tr ib u tio n   o f   m a g n e tic  i n d u ctio n   b o th   in   o v er lo ad   zo n es  an d   at  n o r m al  lo ad   v alu e s .   I n   o r d er   to   t ak th i s   in to   ac co u n t,  an   elec tr ic  m o to r s   m a g n et   co r is   b r o k en   d o w n   in to   ele m en ts   to   b co n s id er ed   s ep ar atel y ,   w i th   s y s te m   o f   d i f f er en tial  eq u at io n s   b ased   o n   Ma x w ell s   la w s   g i v e n   f o r   ea ch   o n e.   B y   u s in g   th f i n ite - d if f er en ce   a n d   f i n ite - ele m en m et h o d s ,   it  is   p o s s ib le  to   ca lcu late  th s y s te m   o f   d if f er e n tial e q u at io n s   w i t h   d is tr ib u ted   co n s tan ts   [ 2 6 ].   T o   d ate,   n u m er o u s   s o f t w ar p r o d u cts  ar e m p o w er ed   to   ca l cu late  e lectr o m a g n et ic  s y s te m s   b y   v ir tu e   of   th f i n ite - ele m e n m et h o d   ( FEM L A B ,   ANSY S,  E L C UT ,   etc. ) .   A s   th ese  p r o d u cts  ar eq u ip p ed   w it h   th e   alr ea d y - d ev elo p ed   ca lcu latio n   alg o r ith m s   i s   n ee d ed   f r o m   m at h   m o d el  d ev elo p er   is   to   s et  th elec tr ic  m o to r   g eo m etr y ,   s elec t   an d   la y   b o u n d ar y   co n d itio n s ,   a n d   d eter m i n th k i n d   an d   n u m b er   o f   f i n it ele m e n ts .   I f   u s er   n ee d s   to   ca lcu la te  r u n n i n g   v a l u es  ( cu r r e n ts ,   v o ltag e s ,   to r q u e)   th at  d ep en d   o n   th s y s te m   o f   co n tr o llin g   ac tio n s   an d   p ar a m eter s   o f   a n   elec tr o m ec h an ica co n v er ter ,   th e   p r o b le m   g r o w s   m o r co m p lex .   W h e n   s elec tin g   a   m a th   m o d eli n g   p r o d u ct,   th f o llo w i n g   f ac to r s   w er co n s id er ed av ailab ilit y   o f   elec tr o m ag n etic   to r q u ca lcu latio n   u n i b ased   o n   Ma x w e ll’s  s tr es s   ten s o r   m et h o d o lo g y ,   p o s s ib i lit y   o f   co r r ec esti m atio n   o f   to tal  lo s s es  an d   th eir   co m p o n e n t s   b y   m ea n s   o f   b o th   d ef au lt  s o f t w ar to o ls   a n d   u s er   alg o r ith m s .   T h m at h   m o d el  o f   t h FR R M - b ased   E lectr ic   Dr iv e     R o llin g   Sta n d ”  s y s te m   w a s   g e n er ated   i n   A n s ys  S imp lo r er/ Ma xwell   a n d   g iv e n   i n   Fig u r 1 .   I co n ta in s   th f o llo w i n g   b lo c k s :   S C     s p ee d   co n tr o ller   SS    s p ee d   s e n s o r m o d el  o f   a   m ec h a n ical  p ar o f   a   r o llin g   m ill   4 5 0 C U     m o to r   s h a f t   an g le  co n v er s io n   u n it ;   P   p o s itio n   s en s o r ; P C FU     p h ase  c u r r en t   f o r m atio n   u n it;   C R 1 C R 6     p h ase   cu r r e n t r e g u la to r s ; t h m o d el  o f   an   elec tr o m ec h a n ical  co n v er ter s   m a g n etic  s y s te m   a n d   lo s s   co m p o n en d eter m i n a tio n   u n it.  T h lo s s   co m p o n e n t d eter m in at io n   u n it   w as c r ea ted   w it h i n   th m o d el  as a n   A P DL   co d e.           Fig u r 1 .   An s y s   Si m p lo r er /Ma x w ell   Ma t h   Mo d el  o f   th F R R M - B ased   E lec tr ic  Dr iv   R o llin g   Sta n d ”  S y s te m           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 7 3     1 6 8 1   1676   3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .   E nerg y   E f f iciency   E nh a nce m ent     R o llin g   o f   a   h ea ted   b lan k   to   s h e ll  s tar ts   at  p ier cin g   m ills   an d   i s   co n d u cted   b y   d o u b le - co n w o r k   r o lls   r o tatin g   i n   th e   o n d ir ec t io n .   A s   r es u lt,  th e   b lan k   h as   b o th   r o tatio n al   an d   tr an s latio n al  m o tio n ,   as  r o ll   ax es  ar s e at  ce r tai n   an g le   to   th r o llin g   li n e.   A th e n t r an ce   co n e,   m etal  is   p r ep ar ed   f o r   p ier cin g   o n   t h e   p u n c h ,   an d   at  t h ex it  co n t h in ter io r   s u r f ac o f   s h ell  is   s m o o t h ed .   R ec ip r o ca tin g   r o llin g   m i lls   ( p ilg er   m ill s ,   co ld   s ea m le s s   p ip r o llin g )   h av t h e f f ec tiv r o ll  r ad iu s   i n   t h cr o s s - s ec tio n .   T h r o llin g   is   co n d u cted   o n   th co n e - s h ar p u n ch   at  t h alter n atin g   m o tio n   o f   th r o llin g   m ac h i n e.   R o lls   d o   n o m a k co n tact  w it h   th e   b lan k   at  li m it p o s itio n s ,   t h u s   a llo w i n g   f o r   p er f o r m i n g   o f   au x i liar y   o p er atio n s   ( p ip d eliv er y   an d   tu r n i n g ) .   I n itial  tech n o lo g ical  p ar a m ete r s   o f   p ier cin g   m ill,  f o r   in s ta n ce ,   w er d r iv ar m at u r cir cu it  cu r r en t   o s cillo g r a m   b ased   o n   tr ac in g   o f   r o llin g   o f   8 8 6   b ar s .   T h ar ith m etic  m ea n   v al u o f   c u r r en ts   w as  ta k en   a s   1 0 0 %.  W it h   th at,   t h ab s o l u t v al u o f   r elat iv d i v er g e n c o f   r eg i s ter ed   v al u es   f r o m   t h a v er ag ca m to     Δ I AV   0 . 0 5 8 ,   w h ile  s tatis t ic  d is p er s io n   o f   r elativ cu r r e n d iv er g e n c am o u n ted   to     σ 2   0 . 0 0 5 6 .   T h d iv er g e n ce   r an g ( d i f f er e n ce   b et w ee n   m i n   an d   m a x   r e g is ter ed   v al u e)   o f   t h ar m atu r e   cu r r en t d u r i n g   r o lli n g   ca m to   3 2 % o f   I AV .             Fig u r 2 .   Gen er al  ch ar t f o r   m a in   elec tr ic  d r iv o f     m ill  g r o u p s     Fig u r 3 .   Ma in   e n er g y   s av i n g   m et h o d s   in   p il g er   m ill  e lec tr ic   d r iv es       T ab le  1   g iv es  th e   ex a m p les   a n d   g e n er alize s   p ar a m eter s   o f   lo ad   ch ar ts   o f   co n s id er ed   r o llin g   m ill s .   W ith   th at,   t h r o llin g   c y c le  co n s i s ts   o f   t w o   s tag e s : a   f o r w ar d   s tr o k an d   an   id le  s tr o k Fig u r 2 .       T ab le  1 .   P ar am eter s   o f   P il g er   Mill   L o ad   C h ar ts   M i l l   Ty p e   L o a d   C h a r t   P a r a me t e r   a n d   N u me r i c a l   V a l u e   Т c   ( s)   Т r ( s)   Т i dl e ( s)   М m a x   М i dl e   P i e r c i n g   3 0 0   60   2 4 0   1 . 8   0 . 1 1   P i l g e r   2 . 8   1 . 1   1 . 7   1 . 7   0 . 1 0   M i l l   4 5 0   3     1 . 5   0 . 9     0 . 4 5   2 . 1     1 . 0 5   1 . 4   0 . 1 5         P ar am eter s Т c   s tan d s   f o r   s i n g le  r o llin g   c y cle  ti m ( i n   s ec o n d s ) Т r   f o r   r o llin g   ti m ( i n   s ec o n d s ) ;   Т id le  i d le  s tr o k ti m ( in   s ec o n d s ) М m ax   и  М idle   f o r   m ax i m u m   to r q u f o r   r o llin g   c y cle  an d   id le  s tr o k to r q u ( r atio   o f   r o llin g   m o to r s   to r q u r atin g ) .   T h ex is tin g   d ata  allo w   f o r   p lo ttin g   g en er al  ch ar f o r   co n s id er ed   m i ll  g r o u p s   i n   Fi g u r 2 ,   w h ich   w as   f u r t h er   u s e d   f o r   an al y s is .   T h is   p ap er   s u g g est s   t h f o llo w i n g   en er g y   s av i n g   m et h o d s   o n   p il g er   m ill s s elec tio n   o f   m ec h a n ical  an d   e lectr ical  p o w er   eq u i p m e n t,   s elec tio n   a n d   j u s tif ica tio n   o f   th e lectr ic  d r iv t y p a n d   p r o f iles   o f   e le ctr ic  d r iv co n tr o w it h   lo w e s p o s s ib le  en er g y   co n s u m p tio n   in   F ig u r 3 .     3 . 2 .   Select io n o f   E lect rica l P o w er   E qu ip m ent   Kin e m atic  cir c u its   i n   e x is t in g   p ilg er   m ill s   i n cr ea s en er g y   l o s s es  ( g ea r   s tan d ,   f l y w h ee l) .   I n   o r d er   to   r ed u ce   cu r r en t   r u s h e s   i n   p o wer   cir cu its   r o llin g   m o to r s   a n d   p o w er   n et w o r k s ,   f l y w h ee d r i v i s   u s ed   o n   t h ese   m ill s   ( f o r   in s ta n ce ,   f l y w h ee o f   9   m   i n   d ia m eter   an d   1 2 0   to n s   in   w ei g h i s   i n s tal led   o n   p ilg er   m ill)     s u c h   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       E n erg S a vin g   in   P ilg er Mill   E lectric D r ive s .   C o mp lete  S o lu tio n   ( Yu r iy  S eme n o vich   Usyn in )   1677   s tr u ct u r n o o n l y   lo ad s   th e lectr ic  d r iv an d   in cr ea s e s   id l s tr o k lo s s e s ,   b u also   d ec r ea s es  r eliab ilit y   o f   b ea r in g   as s e m b l y   o p er atio n .   C ap ab ilit ies  o f   m o d er n   co n tr o m ea n s   ar ad v an ce d   e n o u g h   to   d ele g ate  m o s t   is s u es  r ela ted   to   i m p le m e n tati o n   o f   ac t u ato r   m o tio n   la w s   to   an   elec tr ic  d r iv e,   t h er eb y   s i m p lify in g   k in e m at ic   r elatio n s   ( f o r   in s ta n ce ,   it  b ec o m es   p o s s ib le  to   r e m o v a   g ea r   s ta n d   o n   p ier ci n g   an d   p il g er   m ill s )   an d   ap p l y in g   an   i n d iv id u al  elec tr ic  d r iv o f   r o lls ,   w h ich   ex ten d s   t h r an g o f   p o s s ib le   m o tio n   co n tr o p r o f iles   i n   Fi g u r 3 .   A cc o r d in g   to   p r eli m i n ar y   e s ti m ates,   r e m o v a l o f   g ea r   s tan d   an d   f l y w h ee l o n   p il g er   m ill  w il l b ab le  to   s av e   u p   to   5 % o f   th elec tr ic  d r iv e s   p o w er   r atin g .     3 . 3 .   J us t if ica t i o n o f   a   Ra t io n a l   T y pe  o f   a n E lect ric  Driv e   T h s elec tio n   o f   a n   elec tr ic  d r iv t y p w a s   g r o u n d   o n   s tati m o d el  co m p o s ed   b ased   o n   th b alan c e   eq u atio n   f o r   en er g y   lo s s   co m p o n en t s   in   m o to r :     P 1   P 2   + Δ P ,   ( 4 )     w h er P 1   s tan d s   f o r   elec tr ic  m o to r   p o w er P 2   f o r   r o ll p o w er Δ P   f o r   to tal  lo s s es i n   a n   elec tr ic  d r iv e.   I n   o r d er   to   m ak e   th i s   m o d el  wo r k   ef f icie n tl y ,   lar g g r o u p   o f   tech n ical   d ata  as s o ciate d   with   AC /D C   m o to r s   o f   r o llin g   m ill s   ( m o r th an   5 0 0 ,   p u b lis h ed   in   [ 3 1 ] )   w a s   s tati s ticall y   tr ea ted .   I n   t h ese  d ata,   to tal  lo s s es  w er p r esen ted   as  s y s te m s   o f   t h f o llo w i n g   co m p o n e n ts :     Δ P   P el   P m a g   P m ech ,   ( 5 )     w h er P el   s tan d s   f o r   elec tr ical  lo s s es  in   m o to r P m a g   f o r   m ag n etic  lo s s es;  P m ech   f o r   m ec h a n ical   lo s s es.   Qu alitat iv e   ev al u atio n   o f   to tal  lo s s e s   an d   t h eir   co m p o n en t s   in   co n s id er ed   t y p es  o f   elec tr ic  d r iv es   r ev ea led   FR R to   b m o s t   en er g y - e f f icie n f o r   t h s i m p lest   ar m atu r co il   s tr u ctu r a n d   ab s en ce   o f   a n   ex citatio n   co il.  I n   co m p ar is o n   to   th e x is t in g   s o lu tio n   ( d ir ec t - cu r r e n elec tr ic  d r i v e) ,   ap p licatio n   o f   an   e n er g y - ef f ic ien t e lectr o m ec h an ica l c o n v er ter   m a y   lead   to   s a v in g   u p   to   7 % o f   th elec tr ic  d r iv e’ s   p o w er   r atin g .     3 . 4 .   E nerg y - Sa v ing   C o ntr o P ro f iles   W h en   ca lc u lati n g   e n er g y   e f f ic ien c y   o f   p il g er   m ill  elec tr ic  d r iv es,  to tal   en er g y   lo s s e s   w er esti m ated   f o r   ea ch   c y cle  ( Т c )   f o r   d if f er en t y p es  o f   elec tr ic  d r iv es  ( d ir ec t - c u r r en d r iv es,  s y n c h r o n o u s   d r iv es,  d r iv es  w i t h   FR R M) ,   b ased   o n   eq u atio n s   g i v en   i n   [ 3 2 ] ; th f o llo w i n g   p o s s ib le  co n tr o l s y s te m   s tr u ctu r e s   w er co m p ar ed   b y   en er g y   ef f icie n c y s u b o r d in a te  co n tr o s ch e m e,   t w o - z o n e   s p ee d   r eg u latio n   elec tr ic  d r iv e,   p r o p o r tio n ate   co n tr o o f   ar m a tu r f l u x   an d   cu r r en t;  ec o n o m ic  b e n e f its   o f   i m p le m en t in g   t h co n s id er ed   s o lu tio n s   w er al s o   ev alu a ted .   T h ch ar in   Fi g u r 4   illu s tr ate s   th r es u lt s   o f   co m p ar in g   en er g y - s av i n g   r eser v e s .           Fig u r 4 .   th ch ar t o f   to tal  lo s s es a n d   th eir   co m p o n e n   in   v ar io u s - t y p elec tr ic  d r iv e s   w h e n   co m p ar in g     en er g y - s a v in g   co n tr o l p r o f iles       T h d iag r am   s h o w s   th d is t r ib u tio n   o f   to tal  lo s s e s   an d   th eir   co m p o n e n ts   i n   elec tr o m ec h a n ica l   co n v er ter s   u p o n   co n tr o p r o f il es  i m p le m e n ted   o r   lik el y   to   b i m p le m en ted   ( d o tted   lin es)  a n d   s u g g es ted   in   t h is   p ap er   ( s o lid   lin es).   I n   ca s es  o f   lo ad   i m p ac t s ,   d ir ec t - cu r r e n elec tr ic  d r iv es  w it h   s u b o r d in a te  co n tr o s ch e m e s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 7 3     1 6 8 1   1678   b y   v ir t u o f   f ee d b ac k   co m m u n ica tio n   o n   c u r r en a n d   s p ee d ,   allo w   f o r   s ett in g   a n y   r eq u ir ed   an g le  to   a   m ec h a n ical  c h ar ac ter is tic  a n d   th er eb y   u s th en er g y   o f   an   elec tr ic  d r iv e’ s   f l y w h ee i n   th m o s ef f ic ien w a y .   I n   th i s   ca s e,   cu r r en t’ s   r o o t - m e an - s q u ar v a lu d ec r ea s es,  a n d   s o   d o   l o s s es.    Settin g   cu to f f   f r eq u e n c y   ω c     1 0   r ad /s   in   th s p ee d   co n tr o cir cu it  w it h   p r o p o r tio n a r eg u lato r   d ec r ea s es  ar m at u r cir cu it s   r o o t - m ea n - s q u ar c u r r en i n   t h m ill  4 5 0 s   m ai n   d r iv e s   ele ctr ic  m o to r   b y   9 %,  w h ic h   s av e s   1 0 0 - 1 5 0   th o u s a n d   k W h   p er   y ea r   in   Fig u r 4 .   F u r th er   m o d er atio n   o f   th m ec h an ical  ch ar ac ter is t ic   is   p o s s ib le  b u n o r ea s o n ab l as  it  r ed u ce s   m ill s   p r o d u ctiv it y .   A   s p ec ial  f o cu s   w as  o n   s tu d y in g   tr a n s ie n t   p r o ce s s es  in   elec tr ic  d r iv e s   o f   th e s m ills ,   w h ic h   w as  s tip u lated   b y   t h ab r u p t - v ar iab le  n atu r o f   th s tatic   to r q u e.   T h p ap e r   [ 3 3 ]   ca lls   atten tio n   to   th e n er g y   e f f icien c y   o f   t h p r o p o r tio n ate  co n tr o o f   ar m at u r f l u x   an d   cu r r en f o r   lo ad - i m p ac m ec h an i s m s .   I n   Fig u r 5 ,   lo s s   cu r v es  ar s h o w n   f o r   r o llin g   m o to r s ,   d ep en d in g   o n   t h lo ad   to r q u an d   f o r   v ar io u s   co n tr o m et h o d s .   Fo r   elec tr ic   d r iv es  b ased   o n   s y n c h r o n o u s   m o to r s ,   t h c h ar ac ter   o f   d e p en d en cies  is   q u ite  s i m ilar   w it h   s li g h t   q u alita tiv e   d if f er en ce s .   T h h i g h e s e n er g y   ef f ec w as  n o ted   o n   l i m its   o f   t h lo ad   to r q u e   v ar iatio n   r an g e.   I n   th lo w - lo ad   ar ea   ( <   0 . 5 ) ,   p r o p o r tio n ate  co n tr o en ab les  to   s h ar p l y   r ed u ce   th e   co n s ta n t”  lo s s   co m p o n e n t,  a n d   also   to   m a k m ax i m u m   u s o f   th m o to r s   p o w er - to - s iz r atio n   in   o v er lo ad   a r ea s   ( > 1 . 5 ) .             Fig u r 5 .   R elativ L o s s es De p en d in g   o n   L o ad   T o r q u in   Dir ec t - C u r r e n Mo to r   at  C o n s tan Flu x   ( 1 ) ,   at  th P r o p o r tio n ate  C o n tr o l o f   A r m atu r Fl u x   an d   C u r r en ( 2 )       Fig u r 6 .   T r an s ien p r o ce s s e s   in   t h elec tr ic  d r iv o f   th e   co ld   r o llin g   m ill  4 5 0   b ased   o n   d ir ec t - cu r r e n m o to r   at  p r o p o r tio n al  co n tr o l o f   ar m at u r f l u x   a n d   cu r r en t         T h Fig u r 6   s h o w s   o s ci llo g r a m s   o f   tr an s ien p r o ce s s es   i n   th d ir ec t - cu r r e n elec tr ic   d r iv o b tain ed   th r o u g h   m at h   m o d el  p lo tted   in   Ma tLa b   S imu lin k ,   at  th p r o p o r tio n ate  co n tr o o f   ar m atu r f lu x   an d   cu r r en t .   T h m o d el  d e m o n s tr ates  d ep en d en cie s   o f   ar m at u r cir cu i t   cu r r en I a   a n d   e x citatio n   cir c u it  c u r r en I e ,   s tatic  lo ad   to r q u M st   an d   m o to r   to r q u M m ,   as  w e ll  as  a n g u l ar   s p in   r ate  ω rot   o n   ti m e T h ca lcu latio n   w a s   co n d u cted   b y   m ea n s   o f   th e   lo s s   a n al y s i s   b lo ck   th at   en ab led   to   p in p o in t   lo s s   co m p o n e n ts   i n   t h d ir ec t - cu r r en t   elec tr ic  d r iv b ased   o n   o b tain ed   cu r v es o f   tr a n s ie n t p r o ce s s es .   P r o p o r tio n ate  co n tr o r eq u ir es  ex citatio n   f lu x   r eg u latio n   b o th   i n   s tatic s   a n d   in   d y n a m ics.  Fo r   p ilg er   m ill  elec tr ic  d r iv e s   w it h   r elati v el y   s h o r r o llin g   c y cle,   th n ec ess it y   i n   f l u x   co n tr o r ef lec ts   o n   th v al u o f   en er g y   s av in g .   T h u s ,   f o r   d ir ec t - c u r r en an d   s y n c h r o n o u s   elec tr ic  d r iv es,  ar m atu r f lu x   an d   cu r r en co n tr o l   p r o v id es  n o   e n er g y - s a v i n g   ef f ec t.   T h f l u x   ca n n o k ee p   u p   w it h   th e   s i g n al,   a n d   t h elec tr ic  d r iv o p er ates  i n   th m id d le  ar ea   of   Δ P / P R   f   ( M in   Fi g u r e   6 ,   w h ile  t h e   b en ef it  o f   p r o p o r tio n ate  co n tr o m a y   b g ain ed   w h e n   th o p er atio n   ti m i n   li m it  zo n es  o f   t h i s   ch ar ac ter is tic  h o ld   th s i g n i f ican s h ar o f   t h c y cle  p er io d .   Su ch   an   ef f ec i s   m o s c le ar l y   s ee n   w h en   T EC ,   th e   ti m co n s ta n o f   m o to r s   ex c itatio n   co il,  a n d   T WC ,   th ti m co n s tan o f   t h r o lli n g   w o r k   c y cle,   ar e   s i m ilar .   B esid es,  s u c h   a   ca s e   l ea d s   to   h ig h er   ar m atu r e   cir cu it   cu r r en t   u n d er   lo ad ,   w h ic h   in cr ea s e s   en er g y   lo s s es  in   Fi g u r 6 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       E n erg S a vin g   in   P ilg er Mill   E lectric D r ive s .   C o mp lete  S o lu tio n   ( Yu r iy  S eme n o vich   Usyn in )   1679       Fig u r 7 .   T r an s ien t p r o ce s s e s   i n   th elec tr ic  d r iv o f   th co ld   r o llin g   m ill 4 5 0   b ased   o n   FR R M       I n   th elec tr ic  d r iv w i th   F R R M,   u n d er   u n ev e n   lo ad s ,   en e r g y   ca n   b s ig n i f ica n tl y   s a v e d   w ith   t h p r o p o r tio n ate  co n tr o w h en   t h r o llin g   m o to r   ex citatio n   c u r r en t   is   r eg u lated   ac co r d in g l y   t o   th ar m at u r co il  cu r r en t.  T h Fig u r 7   p r o v id es  o s cillo g r a m s   o f   tr a n s ie n p r o ce s s es  i n   th e   elec tr ic  d r iv e   w it h   F R R M   at  t h e   p r o p o r tio n ate  co n tr o an d   d ep en d en cie s   o f   t h s tato r   p h a s cu r r en t,  s ta tic  lo ad   to r q u M st   an d   th a n g u lar   s p i n   r ate  o n   ti m e.   T h ca lcu lat io n   w a s   co n d u cted   b y   m ea n s   o f   th lo s s   co m p o n e n d eter m i n atio n   u n it   in   A n s ys   Ma xwell   ac co r d in g   to   eq u atio n s   g iv e n   i n   [ 3 3 ] .   T h en er g y - s av in g   e f f ec i n   t h s y s te m   o f   p r o p o r tio n ate  co n tr o o f   ar m at u r f l u x   an d   c u r r en m a k e s   its el f   f elt  e n ab lin g   th elec tr ic  d r iv w o r k i n g   o n   lo ad s   co r r esp o n d in g   to   li m it  ar ea s   o f   th ch ar t     Δ P /P R   ( M ) .   T h en ,   m i n i m i za tio n   o f   co n s tan lo s s e s   in   t h elec tr ic  d r iv is   ap p lied   in   h ig h er   e x te n d u r i n g   th id le  s tr o k e,   w h i le  r o o t - m e an - s q u ar cu r r en lo s s es  i n   t h ar m at u r cir cu it  h av lo w er   i m p ac in   ca s o f   o v er lo ad s   s ee   in   Fi g u r 8 .           Fig u r 8 .   Facto r s   o f   en er g y   s a v in g   i n   p ilg er   m ill ele ctr ic  d r i v e       I n   co m p ar is o n   to   elec tr ic  d r i v es  b ased   o n   d ir ec t - cu r r en a n d   s y n ch r o n o u s   m o to r s ,   i n   th e lectr ic   d r iv w it h   FR R th d i f f er e n ce   in   q u alit y   o f   tr an s ien p r o ce s s es  w h e n   h i g h   lo ad s   in te r ch an g w ith   id le   s tr o k ar ea s   s o lel y   p r o v id es   en er g y   s av i n g   u p   to   5 o f   t h elec tr ic   d r iv e s   p o w er   r at i n g .   I n   s u ch   ca s e,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 7 3     1 6 8 1   1680   ar m atu r co il  g e n er ates  t h f l u x ,   as  it s   ti m co n s ta n is   s ig n i f ican tl y   lo w er   t h an   t h r o llin g   w o r k   c y cle  p er io d .   B ec au s o f   t h i s ,   th e lectr ic  d r iv o p er ates  in   li m it  ar ea s   o f   t h d ep en d en ce   Δ P / P n   ( M )   f o r   th m u ch   o f   t h e   c y cle  p er io d .         4.   CO NCLU SI O N     As  a   r esu lt,  t h ac u te   s cie n ti f i an d   tec h n ical  p r o b le m   o f   in cr ea s in g   t h e n er g y - e f f icien c y   o f   elec tr ic   d r iv es  o f   p ilg er   r o llin g   m ill s   w as  s o lv ed ,   n e w   p r in c ip les   an d   alg o r ith m s   o f   co n tr o lli n g   elec tr o tec h n ica s y s te m s   o f   r o lli n g   m ills   w er s u g g e s ted ,   ca p ab i liti es  a n d   r es er v es  o f   e n er g y   a n d   r eso u r ce   s u p p l y   b y   m ea n s   o f   au to m ated   elec tr ic  d r iv e s   an d   co n tr o s y s te m s   w er u n v e iled .   T h an al y s i s   o f   tech n ical  p r o ce s s   r eq u ir e m e n ts   f o r   elec tr ic  d r iv es  o f   p ilg er   m ill s   in   th co n te x o f   en er g y   s a v i n g   w a s   co n d u cted .   B ec au s o f   s t u d y i n g   s p ec if ic s   o f   r o llin g   tec h n o lo g y ,   as  w el l a s   m ec h a n ical  a n d   elec tr ical  eq u ip m e n t o f   p il g er   m ills ,   it b ec a m clea r   th e n er g y - s a v i n g   m e th o d   s e l ec tio n   s h all   b b ased   o n   th e   wo r k   m ec h a n is m s   lo ad   ch ar t.  T h class i f icatio n   o f   m ai n   en er g y - s a v i n g   m et h o d s   i n   elec tr ic  d r iv es o f   t h e s m il ls   w a s   s u g g ested .   Am o n g   e lectr ic  d r iv e s   o f   p il g er   m ill s   o p er atin g   o n   h i g h   to r q u lo ad s   a n d   r u n n in g   o n   a   s h o r c y cl e   co m p ar ab le  w it h   th e   ti m co n s ta n o f   e x is t in g   d ir ec t - cu r r e n a n d   s y n c h r o n o u s   m o to r s ,   elec tr ic  d r iv es   w it h   FR R s h o w ed   th b est  en er g y - s av i n g   r esu lt s   d u to   h ig h er   q u alit y   o f   tr an s ien p r o ce s s es  o f   ar m at u r an d   ex citatio n   cu r r en co n tr o l.  B y   m ea n s   o f   m at h   m o d elin g ,   to tal   lo s s es  a n d   th e ir   co m p o n en ts   i n   t h elec tr ic  d r iv e   w it h   F R R w er ev al u ated .   T o tal   en e r g y   lo s s e s   p er   r o llin g   c y cle  ca n   b r ed u ce d   b y   1 2 ( o f   th elec tr ic   d r iv e’ s   p o w er   r atin g )   b y   v ir t u o f   ap p l y i n g   t h e   en er g y - e f f icien t   elec tr ical  d r i v a n d   r ec o m m e n d ed   co n tr o p r o f iles .   Mo d er n izatio n   o f   t h e   r o llin g   s ta n d   elec tr ic  d r iv w i ll  en ab le  to   e n h a n ce   e n er g y   e f f icie n c y .   W it h   t h at,   b ased   o n   ca lcu latio n s ,   t h ec o n o m ic  e f f ec i s   r ea ch ed   th r o u g h   s e lectio n   o f   t h m ec h a n ical  a n d   elec tr ical   p o w er   eq u ip m en t,   i m p le m e n t atio n   o f   th e   en er g y - e f f icie n elec tr o m ec h a n ical  co n v er ter ,   an d   ap p licatio n   o f   en er g y - s a v in g   co n tr o l p r o f iles .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   ex p r ess   th eir   g r a titu d to   r ep r esen tativ es  o f   t h C h el y ab in s k   p ip r o llin g   p lan   in   p ar ticu lar ,   an   en er g y   w o r k er   A . Y u .   M y l n i k o v ,   C h ie f   o f   E le ctr ic  E n er g y   Dep ar t m en E . Z .   Ak h m eto v ,   Hea d   o f   th C e n tr al  E lectr o tech n ical  L ab o r ato r y   D. A .   R o m i n ,   f o r   h i g h l y - v alu ab le  r ec o m m e n d atio n s   an d   g r a n ti n g   a n   o p p o r tu n it y   to   w o r k   w it h   th e   elec tr o tech n ica eq u ip m en t   o f   p il g er   m i lls   d ep lo y ed   at  t h e   C h e l y ab i n s k   p ip e   r o llin g   p la n t.   P r o v id s tate m en t h at  w h at  is   e x p ec ted ,   a s   s tated   in   t h " I n tr o d u ctio n "   ch ap ter   ca n   u lti m atel y   r esu lt  i n   " R es u lts   a n d   Dis c u s s io n "   ch ap ter ,   s o   th er is   co m p a tib ilit y .   Mo r eo v er ,   it  ca n   also   b ad d ed   th e   p r o s p ec o f   th d ev elo p m e n o f   r esear ch   r esu l ts   an d   ap p licatio n   p r o s p ec ts   o f   f u r t h er   s t u d ies  in t o   th n e x t   ( b ased   o n   r es u lt a n d   d is c u s s io n ) .   T h w o r k   w as  s u p p o r ted   b y   A ct   2 1 1   Go v er n m e n t o f   t h R u s s ia n   Fed er atio n ,   co n tr ac t № 0 2 . A 0 3 . 2 1 . 0 0 1 1 .       RE F E R E NC E S   [1 ]   P e tr o v   I.   I. ,   e a l ,   " S p e c ial  o p e ra ti n g   m o d e s o f   th e   a s y n c h ro n o u s ele c tri c   d riv e ",   En e rg y ,   v o l.   4 0 8 ,   1 9 8 0 .   [2 ]   Ily in sk y   N.  F . ,   a n d   V.  V .   M o sk a len k o   " El e c tri c   d riv e e n e rg y - s a v i n g tex tb o o k   a   m a n u a f o stu d e n ts, "   Pu b l ish i n g   c e n ter   " Aca d e my " ,   v o l.   2 0 8 ,   2 0 0 8 .   [3 ]   Ily in sk y   N.  F . ,   e a l,   " En e rg y - s a v i n g   tec h n ica so l u ti o n s i n   t h e   e lec tri c   d riv e , "   M o sk .   ENE RG.   In - t ,   v o l.   6 4 ,   1 9 8 5 .   [4 ]   L e z n o v   B.   S . ,   " En e rg y   b a s e o th e   a d ju sta b le  e lec tri c   d riv e   in   p u m p in g   u n it s , "   wa ter   T re a tme n   1 0   ( 5 8 ),     p p .   1 4 - 3 1 .   [5 ]   L e z n o v   B.   S . ,   " En e rg y   S a v in g   a u to m a ted   s y ste m in   wa ter  su p p ly   a n d   sa n it a ti o n , "   W a ter   su p p l y   a n d   s a n it a ry   tec h n iq u e   No .   2 ,   p p .   1 5 - 2 1 ,   2 0 0 4 .   [6 ]   Kr y u k o v   O.  V . ,   " T h e   a n a l y sis   a n d   tec h n ica im p le m e n tatio n   f a c to r o f   e ff i c ien c y   o f   in n o v a ti v e   so lu ti o n in   e lec tri c   tu rb o c h a rg e rs, "   a u to m a ti o n   i n   i n d u stry ,   No .   1 0 ,   p p .   5 0 - 5 3 ,   2 0 1 0 .   [7 ]   Us y n in   U.  S . ,   e a l ,   " Ca lcu latio n   o f   e n e rg y   sa v in g   f o r   a   p u m p in g   sta ti o n   c it y   w a t e r, "   El e c trica sy ste ms   a n d   c o mp lex e s: i n ter u n ive rs it y   c o ll e c t io n .   S B .   n a u c h .   T r.   Vo l .   6 ,   M G T U ,   2 0 0 1 ,   p p .   1 3 7 - 1 4 0 ,   2 0 0 1 .   [8 ]   Bra sla v s k y   I.   J.,   e t   a l,   " En e rg y   e ff icie n c y   la w s   o f   sc a lar   f re q u e n c y   c o n tro o f   a s y n c h ro n o u e lec tri c   d riv e , El e c trica e n g i n e e rin g .   No .   9 ,   p p .   4 4 - 4 7 ,   2 0 1 2 .   [9 ]   S h re in e R.   T . ,   a n d   V .   N.  P o les   " T o   th e   q u e stio n   o f   o p t im iza ti o n   o f   m o d e o f   v a riab le  f re q u e n c y   d riv e a a   g iv e n   lo a d   c h a rt,   " Ad ju st a b le ele c tric d riv e   o h i g h   in e rti a me c h a n isms .   Ch isin a u S h ti in ts a ,   p p .   1 1 9 - 1 2 9 ,   1 9 8 0 .   [1 0 ]   S h re in e R.   T . ,   a n d   V .   N.  P o les   " T o   th e   c a lcu latio n   o f   th e   m in imu m   lo ss e s   o f   th e   l a w   o f re q u e n c y   c o n tro o f   a n   in d u c ti o n   m o to r, "   Asy n c h ro n o u s t h y risto r ele c tric d riv e .   S v e rd lo v sk ,   U P 1 9 7 1 ,   p p .   9 6 - 9 8 ,   1 9 7 1 .   [1 1 ]   G o lo v in   V.  V . ,   e t   a l,   " En e rg y - S a v in g   th y risto e lec tri c   d riv e w i th   a u t o m a ti c   c h a n g e   o f   c o o rd in a tes ,   a   v a riab le  c ircu it   e x c it a ti o n , "   El e c tricia n   No .   4 ,   p p .   3 5 - 3 9 ,   2 0 0 4 .   [1 2 ]   Bu ry a n o v ,   V .   F . ,   e a l,   " Ca lcu lati o n   o f   th e   e n g in e   p o w e r   o th e   m a in   d riv e o ro ll in g   m il ls, M e ta ll u rg iz d a t ,   v o l.   3 6 0 ,   1 9 6 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       E n erg S a vin g   in   P ilg er Mill   E lectric D r ive s .   C o mp lete  S o lu tio n   ( Yu r iy  S eme n o vich   Usyn in )   1681   [1 3 ]   Hra m sin   V .   R. ,   e a l,   " En e rg y   S a v in g   a u to m a ted   e lec tri c   d riv e o f   th e   ro l li n g   u n i ts  o f   p r o d u c ti o n , "   in   1 st  I n ter n .   sc ien ti fi c - p ra c t.   C o n f.   " INT EM ET - 2 0 0 8 " ,   S a t.   a rt.   S - P b   2 0 0 8 ,   p p .   1 3 4 - 1 3 9 ,   2 0 0 8 .   [1 4 ]   Hra m sin   V .   R. ,   " En e rg y   sa v in g   th y ri sto e lec tri c   d riv e s o f   ro ll in g   m il ls, "   M a g n i to g o rs k " M GTU" ,   v o l.   1 8 0 ,   2 0 1 3 .   [1 5 ]   Ko rn il o v   G .   P . , e a l,   " Im p ro v in g   th e   e ff i c ien c y   o f   h e a v y - d u ty   e le c tri c   a rc   f u rn a c e ,   "    n e ws   o h ig h e e d u c a ti o n a l   in stit u ti o n s.  El e c tricia n . No .   1 ,   p p .   5 5 - 5 9 ,   2 0 0 9 .   [1 6 ]   Us y n in   U.  S . ,   e a l ,   " C a lcu latio n   o f   e n e rg y   sa v in g   f o a   p u m p in g   sta ti o n   c it y   w a t e r, "   El e c trica sy ste ms   a n d   c o mp lex e s: i n ter u n ive rs it y   c o ll e c t io n .   S B .   n a u c h .   T r.   Vo l .   6   M a g n it o g o rs k M GTU ,   p p .   1 3 7 - 1 4 0 ,   2 0 0 1 .   [1 7 ]   Kr y u k o v   O.  V . ,   " En e rg y   s a v in g   &   a u to m a ti o n   o f   e lec tri c a l   e q u ip m e n o f   c o m p re s so sta ti o n s,   "   Ve c to r T e e s .   V o l.   1 ,   v o l.   5 6 0 ,   2 0 1 0 .   [1 8 ]   Nik if o ro v   G .   V .   a n d   Zas lav e ts  B.   I. ,   " Co m p lex   so lu ti o n   o f   p ro b lem o f   e n e rg y   sa v in g   in   th e   ste e p lan t, " e lec trif ica ti o n   o me ta l lu rg ica e n ter p rise s o f   S i b e ria .   Vo l .   7 .   T o ms k ,   p p .   7 2 - 8 0 ,   1 9 9 7 .   [1 9 ]   Ole y n ik o v   V .   K.  a n d   V .   Nik if o r o v   V .   " Diffe re n ti a ted   in d ica to rs  o f   e ff icie n c y   o f   e n e r g y   c o n su m p ti o n   in   i n d u strial   p ro d u c ti o n , "   e n e rg y   sa v in g   a th e   in d u stria e n ter p rise s:  re p o rts  o th e   sc ien ti fi c - p ra c ti c a c o n fer e n c e   wit h   in ter n a t io n a l   p a rticip a ti o n     M a g n it o g o rs k ,   p p .   9 2 - 9 5 ,   1 9 9 7 .   [2 0 ]   G io v a n n De   F il ip p is e a l. ,   " On   th e   En e rg y   E ff icie n c y   o f   El e c tri c   V e h icle w it h   M u lt ip le  M o t o rs,"   in   V e h icle   P o w e a n d   P ro p u lsio n   Co n f e re n c e . Oc 2 0 1 6 .   [2 1 ]   T .   A h o n e n ,   e a l. ,   " Eff e c o f   El e c tri c   M o t o Ef f i c ien c y   a n d   siz in g   o n   t h e   e n e rg y   e ff icie n c y   in   p u m p in g   sy ste m s, "   in   P o w e El e c tro n ics   a n d   A p p l ica ti o n s , 1 8 th   Eu r o p e a n   Co n f e re n c e   2 0 1 6 .   E P 2 0 1 6 ,   ECCE   2 0 1 6 .   S e p 2 0 1 6 .   [2 2 ]   M .   A .   S a id e l e t   a l. , " A s se ss m e n a n d   o p ti m iza ti o n   o f   in d u c ti o n   e lec tri c   m o to rs  a i m in g   e n e rg y   e ff icie n c y   in   in d u strial  a p p li c a ti o n s, "   in   E lec tri c a M a c h in e s X I X   I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   2 0 1 0 .   ICE M   2 0 1 0 .     S e p 2 0 1 0 .   [2 3 ]   A .   Zab a rd a st   a n d   H.  M o k h tari " Eff e c o f   h ig h - e ff icie n e lec tri c   m o to rs  o n   e ff icie n c y   i m p ro v e m e n a n d   e lec tri c   e n e rg y   sa v in g , "   in   El e c tri c   Util it y   D e re g u latio n   a n d   Re s tru c tu r in g   a n d   P o w e T e c h n o l o g ies ,   T h ird   In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   2 0 0 8 .   DR P T   2 0 0 8 .   A p 2 0 0 8 .   [2 4 ]   De m e n t y e v ,   " M a th e m a ti c a d e sc r ip ti o n   o f   A d riv e w it h   b ru sh le ss   Co n v e rter  in   th e   ste a d y   sta te, "   El e c tricity   No .   0 6 ,   p p .   3 6 - 4 2 ,   2 0 1 2 .   [2 5 ]   Ko p y lo v   I.   P . ,   " M a th e m a ti c a m o d e li n g   o f   e lec tri c a m a c h in e s:  Tex tb o o k .   F o h ig h e e d u c a ti o n   i n stit u ti o n s ",   3 r d   e d .   Rev .   a n d   e x tra .   Hig h e r.  wk . ,   v o l.   3 2 7 ,   2 0 0 1 .   [2 6 ]   D m it riev ,   V .   A . ,   " A   F in it e   e lem e n m o d e o f   e lec tri c   m a c h in e b y   s w it c h in g   th e   f lo w   to   t h e   stu d y   o f   d y n a m ic  m o d e s, "   El e k tro t e k h n ika   No .   0 3 ,   p p .   7 - 1 3 ,   2 0 1 2 .   [2 7 ]   L a w ,   D.,   " D e sig n   a n d   P e rf o rm a n c e   o F ield   Re g u late d   Re lu c ta n c e   M a c h in e " ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   v o l .   3 0   ( 5 ),   p p .   1 1 8 5 - 1 1 9 2 ,   1 9 9 8 .   [2 8 ]   L a w ,   J.,   " M a g n e ti c   Circu it   M o d e li n g   o f   th e   F ield   Re g u late d   Re l u c tan c e   M a c h in e " ,   P a rt  I:  M o d e l   De v e lo p m e n t,   IEE T ra n sa c ti o n   o n   En e rg y   C o n v e rs io n ,   v o l.   1 1   (1 ),   p p .   4 9 - 5 6 ,   2 0 0 0 .   [2 9 ]   G rig o re v ,   M .   A . ,   " F ield   re g u late d   re lu c tan c e   m a c h in e   c h a n n e li m it p e r f o r m a n c e   in   sp e e d   a n d   h a n d li n g   a b il it ies :   d is. - d o c to r. tec h . S c ien c e s: S p e c ial ty   0 5 . 0 9 . 0 3     El e c tri c a c o m p lex e s an d   sy ste m s, "     Ch e ly a b in sk ,     v o l.   3 1 5 ,   2 0 1 5 .   [3 0 ]   Ch u v a k in ,   J.  F . ,   " M a c h in e a n d   M a c h in e f o ste e p ip e   p ro d u c ti o n :   tex tb o o k ,   " In ter me En g i n e e rin g , v o l.   3 8 8 ,   2 0 0 7 .   [3 1 ]   S h e in m a n   A .   I. ,   " T h e   A lb u m   is  t h e   tec h n ica d a ta  o f   th e   in d iv id u a e lec tri c a l   m a c h in e f o d riv e s   o f   ro ll in g   m il ls  se c o n d   e d it io n , M o sc o w:  GPI  " T y a zh p ro me lek tro p r o e k t" ,   v o l .   3 6 3 ,   1 9 6 8 .   [3 2 ]   Us y n in   U.  S . ,   e t   a l ,   " El e c tri c   d ri v e   w it h   f ield   re g u late d   re lu c ta n c e   m a c h in e   f o c o ld - r o ll i n g   tu b e s ,"   Bu ll e ti n   o f   t h e   S o u th   Ur a sta te Un ive rs it y .   S e rie s Of  En e rg y .   Vo l.   1 7     1 6 ( 2 7 5 ),   p p . 1 0 7 - 1 1 0 .   2 0 1 2 .   [3 3 ]   Us y n in   U.  S . ,   e a l,   " T h e   L o ss   in   th e   a d ju sta b le  e lec tri c   d riv e with   d if f e r e n c o n tr o law s,   " Bu ll e ti n   o t h e   S o u t h   Ur a sta te Un ive rs it y .   S e rie s Of   En e rg y . Vo l .   1 3 .     1 4 ( 1 9 0 ) ,   p p .   4 7 - 5 1 ,   2 0 1 0 .   [3 4 ]   W e h ,   H.,   " On   th e   De v e lo p m e n o f   In v e rter  F e d   Re lu c tan c e   M a c h in e f o Hig h   P o w e De n siti e a n d   Hig h   Ou tp u t " El e c trica M a c h in e s I n stit u te o t h e   T e c h n ic a Un ive rs it y   o f   Bra u sc h we ig v o l.   6 ,   p p .   1 3 5 - 1 4 4 ,   1 9 8 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.