2021
Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/13423
Browse
Item Determination of Energy and Electric Capacity of On-Board Supercapacitor Regenerative Energy Storage(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2021) Kostin, Mykola O.; Mukha, Andrii M.; Sheikina, Olha H.; Kurylenko, Olena Ya.ENG: Purpose. Development of a method for determining the main functional parameters of on-board supercapacitor recuperative energy storage based on the asymptotic theory of extreme statistics by Gumbel, taking into account sto-chastic nature of changes in recuperated voltage and current. Methodology. To achieve this purpose, methods, devices and computer systems for temporary registration of recuperated voltages and currents on operating electric locomotives, methods of the theory of random processes and methods of probabilistic and statistical processing of registro-grams of voltages and currents were used. Findings. A computational and experimental method for estimating recu-perative energy has been proposed and practically applied. A probabilistic method has been developed for determining the energy and electric capacity of on-board supercapacitor recuperative energy storage units. Numerical probabilistic and statistical calculations of the energy and electric capacity of on-board storage for the VL8 and VL11M6 electric locomotives during their operation in the sections of Prydniprovska railway have been carried out. It was found that the energy and electric capacity of on-board storage devices are distributed according to an exponential law with a clear prevalence of their minimum values and in compliance with direct proportionality between them. Originality. For the first time, an autonomous phase of recuperative braking mode of an electric rolling stock has been developed, which makes it possible to significantly reduce the mass and dimension of a supercapacitor storage. The asymptotic theory of extreme statistics by Gumbel was adapted to the method for calculating energy and electric capacity of an on-board storage device, which made it possible to take into account the influence of stochastic nature of changes in the recuperated voltage and current. The probabilistic influence regularities of the change nature in the recuperation energy on the capacity of on-board storage in the phase of recuperative braking have been established. Further development was obtained by a computational-experimental method for assessing the recuperative energy, based on monitoring and using the time dependences of voltage and current obtained in real modes of recuperative braking. For the first time in electric traction systems, it was proposed to carry out the transition from the recuperative braking mode to the recuperative regeneration mode. Practical value. The developed method and technique based on it make it possible to evaluate functional parameters of on-board storage device of all types of electric rolling stock, considering stochastic nature of recuperated voltages and currents. Numerical-graphic dependences of the energy in-tensity and capacity of the on-board storage are recommended for predicting and evaluating these parameters for various modes of recuperative braking. Since the task of designing an on-board storage unit (in terms of mass and dimensions) is ambiguous, therefore, in each specific case of the type of electric locomotive and recuperation modes, it must be solved individually, taking into account the probability of the corresponding capacitance values.Item Використання глибокого послаблення збудження для тягових двигунів магістральних електровозів(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2021) Афанасов, Андрій Михайлович; Арпуль, Сергій Вікторович; Білухін, Дмитро Сергійович; Шемет, Андрій Ярославович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Гололобова, Оксана Олексіївна; Маркуль, Руслан ВолодимировичUKR: Мета.Ураховуючи необхідність поліпшення експлуатаційних властивостей сучасного магістрального рухо-мого складу, автори передбачають проаналізувати можливості використання більш глибокого регулювання ослаблення збудження. Методика. Виконано аналіз роботи тиристорно-імпульсного перетворювача електропоїзда ЕР200. Установлено, що в режимі розгону на граничній тяговій характеристиці необхідно розглядати дві зони: зону сталого значення сили тяги йзону сталої потужності. Запропоновано методику визначення мінімального значення коефіцієнтаослаблення збудження для різних типів тягових двигунів постійного йпульсувального струму. Для аналізу використано методи теоретичного дослідження йаналітичного розрахунку електричних кіл, теоретичних основ електричної тяги, математичного моделювання електричних та енергетичних процесів. Результати.Проведений комплекс теоретичних досліджень і розрахунків дозволяє підтвердити технічну можливість використання глибокого ослаблення збудження для регулювання швидкості йотримання додаткових безреостатних позицій для рухомого складу з тяговими двигунами постійного йпульсувального струму. Визначено величину мінімального коефіцієнта ослаблення збудження длярізних типів тягових двигунів. Наукова новизна.Удосконалено методику визначення мінімального значення коефіцієнта ослаблення збудження для тягових двигунів магістральних електровозів участинівикористання більш глибокого регулювання магнітного потоку, заміни використання даних експериментальних досліджень теоретичними дослідженнями, суть яких полягає уформуваннінеобхідного виду граничної тягової характеристики за рахунок зменшення мінімально допустимого значення коефіцієнта збудження, що дозволить зменшити витрати електричної енергії. Отримали подальший розвиток дослідження з визначення кількісних показників витратиелектричної енергії для аналізу резервів енергозбереженняна магістральному транспорті. Практична значимість. Результати теоретичних досліджень можуть стати основою для модернізації магістральних електровозів постійного й пульсувального струму із системами глибокого регулювання ослаблення збудження. Проведені дослідження дозволять розробити рекомендації щодо проєктування систем регулювання магнітного потоку тягових двигунів із поліпшеними техніко-економічними характеристиками, які здатні підвищити ефективність перевізного процесу на магістральному транспорті.Item Методологія та моделі комбінованого моделювання електромагнітних процесів у системах електричної тяги(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2021) Міщенко, Тетяна МиколаївнаUK: Мета. Основною метою статті є розробка ідентифікаційних моделей і нового методу моделювання електромагнітних процесів у системах електричної тяги з одночасним урахуванням усіх її підсистем, а також декількох фідерних зон електрифікованої ділянки. Методика. Для досягнення поставленої мети використано методи математичного моделювання, основи теорії випадкових процесів та методику ймовірнісно-статистичної їх обробки, методи розв’язання інтегральних рівнянь та аналізу електричних тягових кіл у системах електричної тяги. Результати. Установлено вимоги, яким має відповідати адекватна, стохастична ідентифікаційна модель пристроїв систем електричної тяги. Виконано розв’язання інтегрального кореляційного рівняння Фредгольма першого роду. Отримано аналітичний вираз ідентифікаційної динамічної моделі електровоза ДЕ–1 та здійснено перевірку її адекватності. Розроблено і представлено в таблиці методологію комбінованого моделювання електромагнітних процесів у пристроях і підсистемах систем електричної тяги. Наукова новизна. Уперше запропоновано використовувати імпульсну перехідну функцію як ідентифікаційні моделі тягової підстанції й тягової мережі з електрорухомим складом під час прогнозного моделювання електромагнітних та електроенергетичних процесів у системах електричної тяги. Розроблено новий метод комплексного моделювання електромагнітних та електроенергетичних процесів у системі електричної тяги з одночасним урахуванням усіх її підсистем, а також декількох міжпідстанційних зон електрифікованої ділянки. Уперше запропоновано метод розбивання кореляційних функцій для розв’язання інтегрального кореляційного рівняння, що дозволяє визначати імпульсну перехідну функцію як ідентифікаційну модель будь-якої підсистеми системи електричної тяги. Практична значимість. Розроблені ідентифікаційні моделі та метод комбінованого моделювання дають можливість прогнозувати електромагнітні процеси одночасно в усіх фідерних зонах електрифікованої ділянки системи електричної тяги. Отримана ідентифікаційна модель електровоза ДЕ–1 може бути адаптована з подальшим її використанням для моделювання процесів у тягових колах електровозів інших типів. Застосований під час розв’язання інтегрального кореляційного рівняння Вольтерра першого роду (типу згортки) метод факторизації кореляційних функцій може бути адаптований до розв’язання інших інтегральних рівнянь, якими описують процеси в системах електричної тяги.