Academic literature on the topic 'Асинхронний тяговий двигун'

Предметом статті є дослідження трансмісій і систем управління спеціальних колісних машин та їх порівняльний аналіз. Проведена робота показала, що основним типом трансмісії, яка застосовується в колісних машинах спеціального призначення є гідромеханічна трансмісія, яка має ряд переваг. Але, в той же час, їй притаманні певні недоліки. Останнім часом намітилася тенденція переходу до електромеханічної трансмісії, яка перевершує гідромеханічну по економічності, регулювальним властивостям і компонувальною гнучкістю. З’являється можливість в кожному колесі мати тяговий електродвигун (мотор-колесо). Виконано порівняння різних виконань електромеханічної трансмісії. З урахуванням наявних напрацювань і досвідом експлуатації асинхронних тягових двигунів на рухомому складі, зроблено висновок про його найбільш реальну застосовність в трансмісіях колісної машини. Для колісної машини спеціального призначення пропонується використання електромеханічної трансмісії з асинхронними тяговими двигунами, мікропроцесорною системою управління та накопичувачем енергії

При розробці електропередачі вітчизняного дизель-поїзда ДЕЛ-02 з тяговими асинхронними двигунами, вирішувалося питання можливості перевірки в умовах депо його основних характеристик. Для цього потрібно було забезпечити в стаціонарних режимах навантаження та контроль роботи дизель-генераторної установки, перетворювача частоти і тягових двигунів без використання додаткового устаткування. Для забезпечення надійності експлуатаційних характеристик дизель-поїзда в систему керування електропередачі введена система контролю і діагностики основних параметрів в процесі руху. Крім того, з урахуванням особливостей схеми електропередачі, передбачена можливість перевірки і налаштування її параметрів у стаціонарних режимах. Із цією метою запропоновано та обґрунтовано використання гальмового резистора у якості навантаження дизель-генератора, а перетворювач частоти при цьому навантажується на загальмовані тягові двигуни. При цьому система регулювання залишається замкнутою, а реєстрація параметрів виконується системою контролю і діагностики

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.09 "Електротранспорт" - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2018. Дисертація присвячена створенню наукових основ щодо вибору оптимальних параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електротранспорту. Розроблений алгоритм рішення рівняння Гамільтона-Якобі-Беллмана для задачі руху електрорухомого складу на ділянці шляху із заданим профілем і графіком руху, що дозволяє створити експертну систему управління рухом. Особливостями цього алгоритму є застосування штрафних функцій для опису обмежень, що накладаються графіком руху: досягнення потягом кінцевого пункту за заданий час руху, обмеження швидкості на ділянках шляху, а також відсутність простоїв потягу в процесі руху. Єдиний підхід штрафних функцій застосований також для введення обмежень по зчепленню. Такий підхід дозволяє значно понизити витрати розрахункового часу і спростити процедури розрахунку витрат енергії. Створена математична модель для визначення ефективності тягового приводу. Модель включає в себе визначення основних втрат у асинхронного тягового двигуна з урахуванням насичення магнітної системи, що визначається за результатами вирішення рекурентного нелінійного рівняння. Також у моделі враховані втрати від вищих гармонік напруги в міді та сталі, а також механічні та додаткові втрати. В розробленій моделі враховуються статичні та динамічні втрати у IGBT транзисторах та діодах напівпровідникового перетворювача. Розроблено метод оптимізації параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електрорухомого складу, якій складається з наступних основних етапів: визначення оптимальних режимів роботи тягового приводу на основі запропонованого виразу ефективності тягового приводу; визначення оптимальних режимів руху електрорухомого складу за критерієм мінімуму витрат; вирішення тягової задачі руху на ділянці колії с заданим графіком руху та профілем колії, а також визначенням залежності зміни втрат в елементах тягового двигуна за часом; вибору параметрів та режимів роботи систем охолодження тягових двигунів, які обумовлюють ефективність системи охолодження та вентиляції електрорухомого складу; вирішення задачі умовної мінімізації системи охолодження тягового двигуна за модернізованим критерієм економічної ефективності на основі методу Вейля за узагальненим золотим перетином та задачі аналізу системи вентиляції і охолодження тягових двигунів, яка створена на базі математичної моделі теплових режимів двигуна за узагальненою еквівалентною тепловою схемою.
Thesis for the degree of Doctor of Engineering in specialty 05.22.09 "Electric transport " - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the creation of scientific foundations for the selection of optimal parameters and operating modes for cooling systems for asynchronous traction motors of electric transport. An algorithm for solving the Hamilton-Jacobi-Bellman equation for the problem of the motion of an electric stock on a section of a track with a given profile and a traffic schedule is developed. That makes it possible to create an expert control system for motion. Features of this algorithm is the use of penalty functions to describe the restrictions imposed by the traffic schedule: the train reaches the destination point for a given driving time, the speed limit on the sections of the track, and the absence of train idle time during the movement. A single approach to penalty functions is also applied to introduce constraints on the adhesion. This approach allows to reduce significantly the costs of the estimated time and to simplify the procedures for calculating energy costs. A mathematical model is created to determine the efficiency of the traction drive. The model includes the determination of the main losses in an asynchronous traction motor, taking into account the saturation of the magnetic system, which is determined by the results of solving a recurrent nonlinear equation. Also, the model takes into account losses from higher harmonic stresses in copper and steel, mechanical and additional losses. The developed model takes into account static and dynamic losses in IGBT transistors and diodes of a semiconductor converter. A method for optimizing the parameters and operating modes of cooling systems for asynchronous traction motors of the electric stock is developed. It consists of the following main stages: determination of the optimum mode of the traction drive operation on the basis of the proposed expression of its efficiency; determination of optimum modes of movement of the electric stock by the criterion of minimum costs; solution of the traction problem of motion on a section of the track with a specified traffic schedule and the track profile, as well as the determination of the dependence of the change in losses in the elements of asynchronous traction engines in time; choice of parameters and operation modes of cooling systems for asynchronous traction motors, which determine the efficiency of the cooling and ventilation system of the electric stock; solution of the problem of relative minimization of the cooling system for asynchronous traction motors with a modernized criterion of economic efficiency based on the Weil method on the generalized golden section and the problem of analyzing the ventilation and cooling system of traction motors, which is based on the mathematical model of thermal motor conditions by the generalized equivalent thermal scheme.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.09 "Електротранспорт" - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2018. Дисертація присвячена створенню наукових основ щодо вибору оптимальних параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електротранспорту. Розроблений алгоритм рішення рівняння Гамільтона-Якобі-Беллмана для задачі руху електрорухомого складу на ділянці шляху із заданим профілем і графіком руху, що дозволяє створити експертну систему управління рухом. Особливостями цього алгоритму є застосування штрафних функцій для опису обмежень, що накладаються графіком руху: досягнення потягом кінцевого пункту за заданий час руху, обмеження швидкості на ділянках шляху, а також відсутність простоїв потягу в процесі руху. Єдиний підхід штрафних функцій застосований також для введення обмежень по зчепленню. Такий підхід дозволяє значно понизити витрати розрахункового часу і спростити процедури розрахунку витрат енергії. Створена математична модель для визначення ефективності тягового приводу. Модель включає в себе визначення основних втрат у асинхронного тягового двигуна з урахуванням насичення магнітної системи, що визначається за результатами вирішення рекурентного нелінійного рівняння. Також у моделі враховані втрати від вищих гармонік напруги в міді та сталі, а також механічні та додаткові втрати. В розробленій моделі враховуються статичні та динамічні втрати у IGBT транзисторах та діодах напівпровідникового перетворювача. Розроблено метод оптимізації параметрів та режимів роботи систем охолодження асинхронних тягових двигунів електрорухомого складу, якій складається з наступних основних етапів: визначення оптимальних режимів роботи тягового приводу на основі запропонованого виразу ефективності тягового приводу; визначення оптимальних режимів руху електрорухомого складу за критерієм мінімуму витрат; вирішення тягової задачі руху на ділянці колії с заданим графіком руху та профілем колії, а також визначенням залежності зміни втрат в елементах тягового двигуна за часом; вибору параметрів та режимів роботи систем охолодження тягових двигунів, які обумовлюють ефективність системи охолодження та вентиляції електрорухомого складу; вирішення задачі умовної мінімізації системи охолодження тягового двигуна за модернізованим критерієм економічної ефективності на основі методу Вейля за узагальненим золотим перетином та задачі аналізу системи вентиляції і охолодження тягових двигунів, яка створена на базі математичної моделі теплових режимів двигуна за узагальненою еквівалентною тепловою схемою.
Thesis for the degree of Doctor of Engineering in specialty 05.22.09 "Electric transport " - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the creation of scientific foundations for the selection of optimal parameters and operating modes for cooling systems for asynchronous traction motors of electric transport. An algorithm for solving the Hamilton-Jacobi-Bellman equation for the problem of the motion of an electric stock on a section of a track with a given profile and a traffic schedule is developed. That makes it possible to create an expert control system for motion. Features of this algorithm is the use of penalty functions to describe the restrictions imposed by the traffic schedule: the train reaches the destination point for a given driving time, the speed limit on the sections of the track, and the absence of train idle time during the movement. A single approach to penalty functions is also applied to introduce constraints on the adhesion. This approach allows to reduce significantly the costs of the estimated time and to simplify the procedures for calculating energy costs. A mathematical model is created to determine the efficiency of the traction drive. The model includes the determination of the main losses in an asynchronous traction motor, taking into account the saturation of the magnetic system, which is determined by the results of solving a recurrent nonlinear equation. Also, the model takes into account losses from higher harmonic stresses in copper and steel, mechanical and additional losses. The developed model takes into account static and dynamic losses in IGBT transistors and diodes of a semiconductor converter. A method for optimizing the parameters and operating modes of cooling systems for asynchronous traction motors of the electric stock is developed. It consists of the following main stages: determination of the optimum mode of the traction drive operation on the basis of the proposed expression of its efficiency; determination of optimum modes of movement of the electric stock by the criterion of minimum costs; solution of the traction problem of motion on a section of the track with a specified traffic schedule and the track profile, as well as the determination of the dependence of the change in losses in the elements of asynchronous traction engines in time; choice of parameters and operation modes of cooling systems for asynchronous traction motors, which determine the efficiency of the cooling and ventilation system of the electric stock; solution of the problem of relative minimization of the cooling system for asynchronous traction motors with a modernized criterion of economic efficiency based on the Weil method on the generalized golden section and the problem of analyzing the ventilation and cooling system of traction motors, which is based on the mathematical model of thermal motor conditions by the generalized equivalent thermal scheme.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі, яка полягає в розробленні та дослідженні моделей, методів та програмних компонентів бортової комп'ютерної системи керування дизель-поїзда з метою уточнення метода тягових розрахунків. В дисертації запропоновано метод і програмний компонент, який виконує ідентифікацію параметрів моделі дизель-поїзда та враховує зміну параметрів електропривода під час руху дизель-поїзда, а також здійснює підстроювання параметрів моделі електропривода в реальному часі, що дозволяє точніше розраховувати керуючі впливи для керування об'єктом. Розроблено метод і програмний компонент, який реалізує розрахунок величини струму статора кожного тягового асинхронного двигуна не по середньому, а по діючому значенню його першої гармоніки, що дозволило уточнити закон керування електропередачею. Розроблено математичну модель, яка дозволяє проводити дослідження процесів в електропередачі, які виникають при боксуванні. Запропоновано метод та програмний компонент виявлення боксування колісних пар дизель-поїзда з використанням нечіткої логіки, застосування якого дозволило виявляти синхронне та індивідуальне боксування, скоротити час виявлення боксування та підвищити тягові властивості дизель-поїзда. Розроблено програмний компонент, який реалізує алгоритм роботи рекурентної нейронної мережі, яка поряд з виявленням відхилення параметрів від оптимальних значень на кожній позиції контролера машиніста забезпечує оперативний контроль перевищення граничних значень параметрів об'єкта та визначає процеси, що пов'язані з вузлами об'єкта, які працюють у позаштатному режимі, що підвищило якість контролю та діагностики стану дизель-поїзда. Проведені експериментальні дослідження вдосконаленої комп'ютерної системи керування дизель-поїзда ДЕЛ-02 як на рівні математичного моделювання, так і на реальному об'єкті, підтвердили достовірність запропонованих рішень по уточненню метода тягових розрахунків.
There is the dissertation of the obtaining the scientific degree of the technical sciences candidate in specialty 05.13.05 – computer systems and components – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The dissertation solves the scientific and practical problem of development and researching models, methods and software components of the diesel-train onboard computer control system to clarify the traction calculations method. The dissertation proposes a method and a software component that identifies the parameters of the diesel-train model and takes into account changes in the parameters of the electric drive during the movement of the diesel-train, it also adjusts the electric drive model parameters in real time, which makes it possible to calculate the control actions parameters to control the object. A method and a software component, that implements the calculation of the stator current value of each traction asynchronous motor not by the mean, but by the effective value of its first harmonic, have been developed, it made possible to clarify the law of the electric drive control. A mathematical model, that allows to research the processes of the electric drive that occur during slipping of the wheelsets, has been developed. A method and a software component for detecting the slipping of the wheelsets of a diesel-train using fuzzy logic has been proposed, the usage of which allows to detect a synchronous and an individual wheelsets slipping, reduce the time of detection of the wheelsets slipping and improve the traction properties of the diesel-train. A software component that implements the algorithm of the recurrent neural network, which, along with identifying the deviation of parameters from the optimal values at each position of the train driver controller, provides operational control of exceeding the object’s limit values and defines the processes that are associated with the nodes of the object that operate in the abnormal mode, has been developed. That improved the quality of control and diagnostics of the diesel-train. Experimental studies of the improved computer control system of the diesel-train DEL-02, at the level of mathematical modeling and at the real facility, confirmed the validity of the proposed solutions to clarify the traction calculations method.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – комп'ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі, яка полягає в розробленні та дослідженні моделей, методів та програмних компонентів бортової комп'ютерної системи керування дизель-поїзда з метою уточнення метода тягових розрахунків. В дисертації запропоновано метод і програмний компонент, який виконує ідентифікацію параметрів моделі дизель-поїзда та враховує зміну параметрів електропривода під час руху дизель-поїзда, а також здійснює підстроювання параметрів моделі електропривода в реальному часі, що дозволяє точніше розраховувати керуючі впливи для керування об'єктом. Розроблено метод і програмний компонент, який реалізує розрахунок величини струму статора кожного тягового асинхронного двигуна не по середньому, а по діючому значенню його першої гармоніки, що дозволило уточнити закон керування електропередачею. Розроблено математичну модель, яка дозволяє проводити дослідження процесів в електропередачі, які виникають при боксуванні. Запропоновано метод та програмний компонент виявлення боксування колісних пар дизель-поїзда з використанням нечіткої логіки, застосування якого дозволило виявляти синхронне та індивідуальне боксування, скоротити час виявлення боксування та підвищити тягові властивості дизель-поїзда. Розроблено програмний компонент, який реалізує алгоритм роботи рекурентної нейронної мережі, яка поряд з виявленням відхилення параметрів від оптимальних значень на кожній позиції контролера машиніста забезпечує оперативний контроль перевищення граничних значень параметрів об'єкта та визначає процеси, що пов'язані з вузлами об'єкта, які працюють у позаштатному режимі, що підвищило якість контролю та діагностики стану дизель-поїзда. Проведені експериментальні дослідження вдосконаленої комп'ютерної системи керування дизель-поїзда ДЕЛ-02 як на рівні математичного моделювання, так і на реальному об'єкті, підтвердили достовірність запропонованих рішень по уточненню метода тягових розрахунків.
There is the dissertation of the obtaining the scientific degree of the technical sciences candidate in specialty 05.13.05 – computer systems and components – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The dissertation solves the scientific and practical problem of development and researching models, methods and software components of the diesel-train onboard computer control system to clarify the traction calculations method. The dissertation proposes a method and a software component that identifies the parameters of the diesel-train model and takes into account changes in the parameters of the electric drive during the movement of the diesel-train, it also adjusts the electric drive model parameters in real time, which makes it possible to calculate the control actions parameters to control the object. A method and a software component, that implements the calculation of the stator current value of each traction asynchronous motor not by the mean, but by the effective value of its first harmonic, have been developed, it made possible to clarify the law of the electric drive control. A mathematical model, that allows to research the processes of the electric drive that occur during slipping of the wheelsets, has been developed. A method and a software component for detecting the slipping of the wheelsets of a diesel-train using fuzzy logic has been proposed, the usage of which allows to detect a synchronous and an individual wheelsets slipping, reduce the time of detection of the wheelsets slipping and improve the traction properties of the diesel-train. A software component that implements the algorithm of the recurrent neural network, which, along with identifying the deviation of parameters from the optimal values at each position of the train driver controller, provides operational control of exceeding the object’s limit values and defines the processes that are associated with the nodes of the object that operate in the abnormal mode, has been developed. That improved the quality of control and diagnostics of the diesel-train. Experimental studies of the improved computer control system of the diesel-train DEL-02, at the level of mathematical modeling and at the real facility, confirmed the validity of the proposed solutions to clarify the traction calculations method.