МЕХАНІЧНА ПОТУЖНІСТЬ ТЯГОВИХ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ МАГІСТРАЛЬНИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2313-8890.2026.01.02Ключові слова:
електровоз, тяговий двигун, тиристорний випрямляч, коефіцієнт пульсацій, коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт механічного завантаженняАнотація
Анотація. Тягові електродвигуни магістральних електровозів живляться від багатоплечевого однофазного напівкерованого тиристорного випрямляча, плечі якого підключені до окремих секцій тягового однофазного трансформатора. Гармоніки струму якоря нагрівають двигун, не створюючи крутного моменту, тому механічна потужність навантаження повинна бути зменшена відносно номінальної для забезпечення номінального температурного режиму двигунів. Мета. Отримати аналітичний вираз для визначення коефіцієнта зменшення механічної потужності тягових двигунів за умовою збереження їх номінального теплового режиму. Задача полягає у визначенні кількісного впливу гармонік струму якоря на механічну потужність тягових двигунів. Методика. Методика визначення ґрунтується на законі збереження енергії, методі гармонійного аналізу пульсуючого струму обмотки якоря, методах з теорії електричних машин та методі комп'ютерного моделювання для отримання експериментальних залежностей коефіцієнта пульсацій струму якоря від кута керування тиристорів, індуктивності кола якоря і струму навантаження. Результати та їх наукова новизна. Розроблена комп’ютерна модель тиристорного електропривода, на основі якої отримані експериментальні графічні залежності коефіцієнта пульсацій струму якоря від кута керування тиристорів, індуктивності кола якоря і струму навантаження. При апроксимації експериментальних даних отримав подальший розвиток аналітичний вираз для розрахунку коефіцієнта пульсацій струму якоря в залежності від вищеназваних параметрів. Показано, що відносні електричні втрати від гармонійних складових струму дорівнюють квадрату коефіцієнта пульсацій струму Вперше отриманий аналітичний вираз коефіцієнта зменшення механічної потужності тягового двигуна постійного струму при живленні від однофазних напівкерованих тиристорних випрямлячів з урахуванням коефіцієнта пульсацій струму. Практична значимість. Аналітичний вираз для визначення коефіцієнта зменшення механічної потужності двигуна постійного струму при його живленні від однофазного напівкерованого тиристорного випрямляча дозволяє: 1)розрахувати навантажувальну здатність тягового двигуна механічною потужністю на валу з урахуванням допустимого нагрівання діючим значенням струму з гармонійними складовими; 2) розрахувати індуктивність згладжувального реактора для підвищення механічної потужності навантаження двигуна за рахунок зменшення коефіцієнта пульсацій струму.
Посилання
Electric locomotive VL80R. Operating manual./Ed. B. A. Tushkanova. Кyiv : Transport, 1985. 541 p.
Voldek A. I. Electrical mashines. Kyiv : Tehnika, 1991. 272 с.
Kostin n.A., Petrov a.V. Methods of determination of constituents of complete power in the systems of electric traction. Tekhnichna Elektrodynamika, 2011. No 3. Pp. 53–59.
Popovich M. G., Lozinskiy O. Y., Klepikov V. B. Electromechanics systems for automatic control and electrical drives. Kiyv : “Libid”, 2005. 680 p. (Ukr)
Petrenko A. N., Tanyansky V. I., Petrenko N. Ya. Additional power losses from higher harmonics of a frequency-controlled induction motor. Electrical Engineering & Electromechanics, 2012. № 5, PP. 34–35.
Goolak S., Riabov Ie., Tkachenko V., Sapronova S., Rubanik I. Model of pulsating current traction motor taking into consideration magnetic losses in steel. Electrical Engineering & Electromechanics, 2021. № 6. PP. 11–17. doi: 10.20998/2074-272X. 2021.6.02
Kharchenko V., Kostenko I., Liubarskyi B., Shaida V., Kuravskyi M., Petrenko О. Simulating the traction electric drive operation of a trolleybus equipped with mixed excitation motors and a DC-DC converter. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2020. Vol. 3. № 9 (105). PP. 46–54.
doi: 10.15587/1729-4061.2020.205288.
Rens J., Vandenbossche L., Dorez O. Iron Loss Modelling of Electrical Traction Motors for Improved Prediction of Higher Harmonic Losses. World Electric Vehicle Journal, 2020. Vol.11. № 1, p. 24. doi: 10.3390/wevj11010024.
Yamazaki K., Noiaki F. Torque and Loss Calculation of Rotating Mashines Considering Laminated Core. IEEE Transactions on Magnetics, 2011. Vol. 47. № 5. PP. 994–997. doi: 10.1109 / TMAG.2010.2089501
Edison Gundabattini, Arkadiusz Mystkowski, Adam Idzkowski, Raja Singh R. and Darius Gnanaraj Solomon Thermal Mapping of a High‐Speed Electric Motor Used for Traction Applications and Analysis of Various Cooling Methods A Review. Energies, 2021. № 14. 1472. doi: 10.3390/en14051472.
Yeongsu Bak, Kyo-Beum Lee. Reducing Switching Losses in Matrix Convertor Drives: Disconinuous PWM Method. Journal Power Electron (THE KOREEN INSTITUTE POWE ELECTONICS), 2018. Vol. 18. № 5. PP. 1325–1335.
Goolak S., Sapronova S., Tkachenko V., Riabov I., Batrak Y. Improvement of the model of power losses in the pulsed current traction motor in an electric locomotive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2020. Vol. 6. № 5 (108). PP. 38–46. doi: 10.15587/1729-4061.2020.218542.
Lingxiao Xue, Guj-Jia Su, Burak Ozpineci. DC-Ripple-Enerrgy Adaptive-Minimization Modulation Scheme for a High Power Density Convertor. IEEE Appled Power Electronics Conference (APEC). District of Columbia (USA), 2021. PP. 186–191.
Tcarafidy Raminosoa, Randy Willis, Kevin Bannion. A High-Speed High-Power-Density Non-Heavy Rare-Earth Permanent Magnet Traction Motor. 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). Detroit, Michigan (USA), 2020. PP. 61–67.
Gervasio F., Mastromauro R., Liserre M. Power losses analysis of twolevels and threelevels PWM inverters handling reactive power. IEEE International Conference on In dustrial Technology (ICIT), 2015. 1123–1128. doi.org/10.1109/ icit.2015.7125248..
Ostroverkhov M. Ya., Pizhov V. M. Modeling of electromechanical systems in "SIMULINK" – Kyiv : VD "Stylos", 2008. 528 p.
Vlasov K. P. The method of investigation and organization experimtnts. Kharkov : Gumanitarnyi center, 2002. 256 р.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через [6 місяців] з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).