Підвищення ефективності тягової передачі електропоїздів постійного струму : автореферат дисертації
| dc.contributor.author | Шило, Сергій Іванович | uk_UA |
| dc.date.accessioned | 2025-04-16T08:22:24Z | |
| dc.date.available | 2025-04-16T08:22:24Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Науковий керівник Андрієнко Петро Дмитрович. Захист дисертації - 24 квітня 2025 року в в ННІ «Дніпровський інститут інфраструктури і транспорту» Українського державного університету науки і технологій. | uk_UA |
| dc.description.abstract | UKR: У дисертації вирішено науково-практичну задачу щодо підвищення ефективності тягової електропередачі електропоїздів постійного струму шляхом розробки та дослідження нової схеми імпульсного керування тяговими двигунами з послідовним збудженням, що забезпечує характеристики, аналогічні двигунам з незалежним збудженням, без використання додаткових джерел живлення. З урахуванням високого рівня зношеності (до 90%) та застарілих технічних рішень електропоїздів, що експлуатуються в Україні, модернізація тягової передачі є важливим завданням для зниження енергетичних та експлуатаційних втрат. Запропонована схема імпульсного регулювання забезпечує підвищення моменту тягових двигунів на 5-7% залежно від стану магнітної системи, а також дозволяє реалізувати динамічне гальмування з номінальним моментом при швидкості обертання якоря до 8% від номінальної. Розроблено та досліджено алгоритм захисту від боксування. Встановлено, що схема має високу швидкодію (4-20 періодів модуляції) при різниці швидкості обертання двигунів 0,06% від номінальної. Проаналізовано шляхи підвищення ККД тягових двигунів. Досліджено схеми перетворювачів живлення власних потреб. Надані рекомендації щодо модернізації тягових передач та розробки енергоефективних тягових електропередач і перетворювачів живлення власних потреб електропоїздів постійного струму. | uk_UA |
| dc.description.abstract | ENG: The thesis addresses a significant scientific and practical challenge related to improving the efficiency of traction power transmission in DC electric trains. The study focuses on the development and research of a new efficient pulse control scheme for traction transmission, which enables the formation of static and dynamic characteristics of traction motors with series excitation like those of separately excited motors, without the need for auxiliary power sources. Considering the current state of electric trains in Ukraine, where up to 90% of the fleet experiences excessive wear and relies on outdated traction power systems, modernization is crucial for reducing energy and operational losses. Considering the economic conditions, the issue of improving reliability and energy efficiency is addressed through partial modernization during major overhauls of rolling stock and the phased introduction of new electric trains with modern traction and onboard power supply systems. The study introduces energy-efficient pulse control schemes for series-wound DC motors. It is shown that the realization of high-efficiency operating modes is achieved by contactless restructuring of the power circuits during the modulation of the armature or excitation currents, with special attention to the current load of auxiliary diodes. The developed simulation models allow for an in-depth analysis of electromechanical processes in the modernized pulse control system for series-wound DC motors. A comparative analysis of existing and improved schemes has confirmed the advantages of the proposed system, including a torque increase of 5-7%, depending on the state of the magnetic system, as validated by experimental research. It has been found that, unlike existing solutions, the modernized pulse control scheme enables dynamic braking with a nominal torque on the traction motor shaft at armature speeds as low as 8% of the nominal value. Additionally, an algorithm for a wheel slip protection system was developed and tested using computer simulations. The study presents new dependencies of motor parameters on the adhesion coefficient between wheels and rails. The results confirm that the system ensures a high response speed, reaching stability within 4-20 modulation cycles, with a slip velocity difference of only 0.06% of the nominal value. The thesis also explores methods to improve the efficiency of both asynchronous and DC traction motors. It is shown that the use of six-phase windings and asymmetric compensation windings can increase the nominal efficiency of both types of motors to approximately 94-95%. From an economic perspective, the modernized DC traction system is recommended for electric commuter trains operating at speeds up to 120 km/h, especially where gradual modernization of existing rolling stock is preferable. For high-speed trains exceeding 120 km/h, an asynchronous traction drive with frequency control is recommended due to its advantages in weight reduction and traction force optimization. The thesis also provides a comprehensive analysis of promising auxiliary converter designs, investigating different circuit topologies and their performance under fluctuating traction supply conditions. A new simulation model was developed to study the thermal regimes of semiconductor devices, incorporating real cooling profiles. The results were verified with experimental data obtained from prototype tests. Recommendations have been provided for the design of traction transmissions during modernization and for the development of future energy-efficient traction transmissions and auxiliary power supply converters for DC electric trains. The proposed methodologies and simulation tools can be applied to future research in electric transport systems, ensuring continuous improvements in energy efficiency and reliability. | en |
| dc.description.sponsorship | Національний університет «Запорізька політехніка» | uk_UA |
| dc.identifier.citation | Шило, С. І. Підвищення ефективності тягової передачі електропоїздів постійного струму : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.09. Дніпро, 2025. 26 с. | uk_UA |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/20095 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | Український державний університет науки і технологій, Дніпро | uk_UA |
| dc.subject | електровози | uk_UA |
| dc.subject | імпульсний перетворювач | uk_UA |
| dc.subject | тяговий двигун | uk_UA |
| dc.subject | постійний струм | uk_UA |
| dc.subject | послідовне збудження | uk_UA |
| dc.subject | паралельне збудження | uk_UA |
| dc.subject | частота обертання | uk_UA |
| dc.subject | комп’ютерна модель | uk_UA |
| dc.subject | фізична модель | uk_UA |
| dc.subject | асинхронний двигун | uk_UA |
| dc.subject | напівпровідниковий прилад | uk_UA |
| dc.subject | electric locomotive | en |
| dc.subject | pulse converter | en |
| dc.subject | traction motor | en |
| dc.subject | DC | en |
| dc.subject | series excitation | en |
| dc.subject | parallel excitation | en |
| dc.subject | rotational speed | en |
| dc.subject | computer model | en |
| dc.subject | physical model | en |
| dc.subject | asynchronous motor | en |
| dc.subject | semiconductor device | en |
| dc.subject | Запорізька політехніка | uk_UA |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.title | Підвищення ефективності тягової передачі електропоїздів постійного струму : автореферат дисертації | uk_UA |
| dc.type | Thesis | en |