Автоматизовані системи керування взаємним навантаженням тягових електромашин
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Проведення випробувань електричних машин повинно бути максимально об’єктивним і нести дос-товірну інформацію про якість виготовлення або ремонту електричної машини. Під час випробувань зміню-ються параметри сумарної потужності джерел випробного стенда, енергетична ефективність кожного процесу випробування, розбіжності теплових навантажень обмоток якорів та обмоток збудження. Для виконання по-вного обсягу випробування електричної машини необхідно обладнати випробні стенди системами автомати-чного керування процесом взаємного навантаження. У зв’язку з цим у нашій роботі передбачено провести аналіз різних варіантів виконання систем автоматичного керування. Методика. Проведено теоретичні дослі-дження електромагнітних процесів із використанням математичної моделі системи «джерело напруги – тяго-вий двигун», яка дозволяє визначити енергетичні показники електричних машин у всьому діапазоні зміни навантажень і напруги під час випробувань. Для аналізу використано методи теоретичного дослідження й аналітичного розрахунку електричних кіл, теоретичних основ електротехніки, математичного моделювання електричних та енергетичних процесів. Результати. Виконано аналіз раціональних варіантів побудови функ-ціональних схем систем автоматичного керування з різною кількістю джерел живлення, контурів автоматич-ного керування, механічними та електричними перетворювачами потужності. Імітаційне математичне моде-лювання електромагнітних процесів у випробному стенді електричних машин дозволило визначити електри-чні навантаження елементів силового кола двигунів. Розроблено раціональні функціональні схеми систем ав-томатичного керування для випробування різноманітних колекторних електричних машин постійного та пульсувального струму. Наукова новизна. Запропоновано раціональні варіанти побудови випробних стендів з електричними й механічними перетворювачами моменту, що враховують змінні процеси навантаження еле-ктричних машин під час випробування. Виконано аналіз енергетичної ефективності різних варіантів побудови стендів для випробування електричних машин у всьому діапазоні зміни випробних навантажень і напруги джерел живлення в разі використання автоматичної системи керування процесом взаємного навантаження. Практична значимість. Проведені дослідження дозволять розробити рекомендації щодо проєктування авто-матизованих систем керування випробними стендами для поліпшення їх техніко-економічних характеристик, зменшення витрат електричної енергії під час випробувань.
ENG: Purpose. Testing of electric machines should be as objective as possible and contain reliable information about the quality of manufacture or repair of electric machines. During the tests, the parameters of the total power of the test bench sources, energy efficiency of each test process, the difference in thermal loads of the armature windings and excitation windings change. To perform the full test of the electric machine, it is necessary to equip test benches with systems for automatic control of the process of mutual loading. The analysis of different variants of automatic control systems is performed in the work. Methodology. Theoretical studies of electromagnetic processes using a mathemat-ical model of the system «voltage source – traction motor» were performed. This system allows determining the energy performance of electric machines in the entire range of changes in loads and voltages during the tests. The methods of theoretical research and analytical calculation of electrical circuits, theoretical foundations of electrical engineering, mathematical modelling of electrical and energy processes were used in the analysis. Findings. The analysis of rational variants of functional schemes’ construction of automatic control systems with various quantity of power supplies, automatic control loops, mechanical and electric power converters is performed. Rational func-tional schemes of automatic control systems for testing various collector electric machines of direct and pulsating current are developed. Originality. Rational variants of construction of test benches with electric and mechanical moment converters taking into account variable processes of loading of electric cars during the test are offered. The analysis of energy efficiency of various variants of construction of test benches for testing electric machines in entire range of change of test loadings and voltage of power supplies in the case of using the automatic control system of mutual loading process is performed. Practical value. The conducted research will allow creating recommendations for the design of automated control systems for test benches in order to improve the technical and economic charac-teristics, reduce the consumption of electricity consumed for testing.
ENG: Purpose. Testing of electric machines should be as objective as possible and contain reliable information about the quality of manufacture or repair of electric machines. During the tests, the parameters of the total power of the test bench sources, energy efficiency of each test process, the difference in thermal loads of the armature windings and excitation windings change. To perform the full test of the electric machine, it is necessary to equip test benches with systems for automatic control of the process of mutual loading. The analysis of different variants of automatic control systems is performed in the work. Methodology. Theoretical studies of electromagnetic processes using a mathemat-ical model of the system «voltage source – traction motor» were performed. This system allows determining the energy performance of electric machines in the entire range of changes in loads and voltages during the tests. The methods of theoretical research and analytical calculation of electrical circuits, theoretical foundations of electrical engineering, mathematical modelling of electrical and energy processes were used in the analysis. Findings. The analysis of rational variants of functional schemes’ construction of automatic control systems with various quantity of power supplies, automatic control loops, mechanical and electric power converters is performed. Rational func-tional schemes of automatic control systems for testing various collector electric machines of direct and pulsating current are developed. Originality. Rational variants of construction of test benches with electric and mechanical moment converters taking into account variable processes of loading of electric cars during the test are offered. The analysis of energy efficiency of various variants of construction of test benches for testing electric machines in entire range of change of test loadings and voltage of power supplies in the case of using the automatic control system of mutual loading process is performed. Practical value. The conducted research will allow creating recommendations for the design of automated control systems for test benches in order to improve the technical and economic charac-teristics, reduce the consumption of electricity consumed for testing.
Description
С. Арпуль: ORCID 0000-0003-3698-2627;А. Афанасов: ORCID 0000-0003-4609-2361; В. Васильєв: ORCID 0000-0001-7551-2332; О. Гололобова: ORCID 0000-0003-1857-8196; С. Голік: ORCID 0000-0002-7697-3832;
Keywords
система автоматичного регулювання, напруга, баланс напруг, навантаження, взаємне на-вантаження, струм навантаження, функціональна схема, обмотка збудження, тягова електромашина, випро-бування електромашин, automatic control system, voltage, voltage balance, load, mutual load, load current, functional dia-gram, excitation winding, traction electric machine, testing of electric machines, КЕРС, КАТ
Citation
Афанасов А. М., Арпуль С. В., Васильєв В. Є., Гололобова О. О., Голік С. М. Автоматизовані системи керування взаємним навантаженням тягових електромашин. Наука та прогрес транспорту. 2022. № 1 (97). С. 50–58. DOI: 10.15802/stp2022/265336.