Визначення напруг на випрямній установці електровозу ВЛ-80К для кожної позиції положення контролера машиніста

Автор(и)

  • Сергій Олександрович Гулак Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-2294-5676
  • Едуард Кирилович Єрмоленко Державний університету інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-2832-2047
  • Віктор Петрович Ткаченко Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-5513-2436
  • Світлана Юріївна Сапронова Державний університет інфраструктури та технологій, Україна http://orcid.org/0000-0002-1482-1665
  • Віктор Васильович Юрченко Державний університету інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-5900-874X

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.251947

Ключові слова:

тяговий привід, система управління, електричний груповий контактор, значення напруг, випрямна установка

Анотація

Об’єктом дослідження є електричні процеси в системі керування тяговим приводом електровозу ВЛ-80К (Росія). Для підвищення точності його математичної моделі необхідно використовувати значення параметрів, які визначенні при експериментальних дослідженнях системи управління тяговим приводом. Зокрема, важливим є використання у моделі тягового приводу значення напруг на плечах випрямної установки електровозу з врахуванням позиції положення контролера машиніста. Складність моделювання полягає в тому, що в довідниковій літературі не наведено значення напруг на плечах випрямної установки для кожної позиції положення контролера машиніста, що ускладнює перевірку отриманої моделі. Запропоновано схему вимірювання значення напруг на плечах випрямної установки електровозу для кожної позиції положення контролера машиніста. На її основі розроблено імітаційну модель в програмному середовищі MATLAB. На імітаційній моделі реалізовано алгоритм замикання контакторів електричного групового контактору для кожної позиції положення контролера машиніста. Апробацію методики вимірювання напруг виконано на електровозі серії ВЛ-80К під час поїздки на ділянці Дарниця–Миронівка (Україна). Порівняння значень напруг на плечах випрямної установки, отриманих експериментальним шляхом, з паспортними даними показали, що похибка вимірювання склала 0,5 %. Крім того, експериментальні результати показали, що напруги на плечах випрямної установки для парних позицій положення контролера машиніста є однаковими, для непарних – різними. Тому при моделюванні роботи системи управління тяговим приводом також окремо знімались значення напруг на різних плечах випрямної установки. Порівняння результатів моделювання для номінального режиму з паспортними даними показало, що для цього режиму похибка вимірювання склала 3,78 %. Для всіх інших – не перевищила 5 %.

Біографії авторів

Сергій Олександрович Гулак, Державний університет інфраструктури та технологій

Кандидат технічних наук

Кафедра електромеханіки і рухомого складу залізниць

Едуард Кирилович Єрмоленко, Державний університету інфраструктури та технологій

Аспірант

Кафедра електромеханіки і рухомого складу залізниць

Віктор Петрович Ткаченко, Державний університет інфраструктури та технологій

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра електромеханіки і рухомого складу залізниць

Світлана Юріївна Сапронова, Державний університет інфраструктури та технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра вагонів та вагонного господарства

Віктор Васильович Юрченко, Державний університету інфраструктури та технологій

Аспірант

Кафедра електромеханіки і рухомого складу залізниць

Посилання

  1. Kulinich, Y. M., Shukharev, S. A., Drogolov, D. Y. (2019). Simulation of the pulsating current traction motor. Vestnik of the Railway Research Institute, 78 (5), 313–319. doi: http://doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-5-319
  2. Hulak, S. O., Yermolenko, E. K. (2016). Model systemy Tiahova pidstantsiia-kontaktna merezha–tiahovyi pryvid elektrovoza serii VL-80 T, K. Zbirnyk naukovykh prats Derzhavnoho ekonomiko tekhnolohichnoho universytetu transportu. Seriia: Transportni systemy i tekhnolohii, 28, 99–109.
  3. Goolak, S., Tkachenko, V., Sapronova, S., Spivak, O., Riabov, I., Ostroverkh, O. (2021). Determination of inductances for pulsating current traction motor. Technology Audit and Production Reserves, 2 (1 (58)), 40–43. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.229217
  4. Litovchenko, V. V., Nazarov, D. V., Sharov, V. A. (2020). Simulation Model of a Direct-Current Electric Locomotive with Commutator Traction Motors. Russian Electrical Engineering, 91 (1), 69–76. doi: http://doi.org/10.3103/s1068371220010071
  5. Antipin, D. Y., Vorobiev, V. I., Izmerov, O. V. (2019). Possibilities of modernization of wheel motor blocks of locomotives. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 378, 012004. doi: http://doi.org/10.1088/1755-1315/378/1/012004
  6. Islam, J., Nategh, S., Moghaddam, R. R., Boglietti, A. (2020). Different Traction Motor Topologies Used in E-mobility : Part I: Solutions without magnet. 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM), 1, 131–137. doi: http://doi.org/10.1109/icem49940.2020.9270776
  7. Goolak, S., Sapronova, S., Tkachenko, V., Riabov, I., Batrak, Y. (2020). Improvement of the model of power losses in the pulsed current traction motor in an electric locomotive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (108)), 38–46. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218542
  8. Popescu, M., Goss, J., Staton, D. A., Hawkins, D., Chong, Y. C., Boglietti, A. (2018). Electrical Vehicles – Practical Solutions for Power Traction Motor Systems. IEEE Transactions on Industry Applications, 54 (3), 2751–2762. doi: http://doi.org/10.1109/tia.2018.2792459
  9. Goolak, S., Riabov, I., Tkachenko, V., Sapronova, S., Rubanik, I. (2021). Model of pulsating current traction motor taking into consideration magnetic losses in steel. Electrical Engineering & Electromechanics, 6, 11–17. doi: http://doi.org/10.20998/2074-272x.2021.6.02
  10. Evseev, V. Y., Savos’kin, A. N. (2020). A Mathematical Model of a Collector Traction Motor with Separate Consideration of Eddy Currents of the Main and Additional Poles. Russian Electrical Engineering, 91 (9), 557–563. doi: http://doi.org/10.3103/s1068371220090047
  11. Ouamara, D., Dubas, F. (2019). Permanent-Magnet Eddy-Current Losses: A Global Revision of Calculation and Analysis. Mathematical and Computational Applications, 24 (3), 67. doi: http://doi.org/10.3390/mca24030067
  12. Sano, H., Narita, K., Schneider, N., Semba, K., Tani, K., Yamada, T., Akaki, R. (2020). Loss Analysis of a Permanent Magnet Traction Motor in a Finite Element Analysis based Efficiency Map. 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2301–2306. doi: http://doi.org/10.1109/icem49940.2020.9270713
  13. Zhou, Z., Chen, Z., Spiryagin, M., Wolfs, P., Wu, Q., Zhai, W., Cole, C. (2021). Dynamic performance of locomotive electric drive system under excitation from gear transmission and wheel-rail interaction. Vehicle System Dynamics, 1–23. doi: http://doi.org/10.1080/00423114.2021.1876887
  14. Goolak, S., Sapronova, S., Tkachenko, V., Riabov, Ie., Overianova, L., Yeritsyan, B. (2021). Mathematical model of mechanical subsystem of traction electric drive of an electric locomotive. Naukovi Visti Dalivskogo Universitetu, 21. Available at: http://nvdu.snu.edu.ua/wp-content/uploads/2021/10/2021_21_14.pdf
  15. Galiev, I. I., Minzhasarov, M. K., Lipunov, D. V. (2019). Mathematical Model of Traction Rolling Stock Oscillations for the Assessment of Dynamic Loading of Its Components. International Scientific Siberian Transport Forum. Cham: Springer, 443–454. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-030-37916-2_43
  16. Ozulu, A. B., Krasіlnіkov, O. O., Bochevar, O. G. (2019). Research of modernized electric drive electric locomotiv VL-80. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser.: Technique and Electrophysics of High Voltage, 18, 51–54. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/42733
  17. Aissa, B., Hamza, T., Yacine, G., Mohamed, N. (2021). Impact of sensorless neural direct torque control in a fuel cell traction system. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 11 (4), 2725–2732. doi: http://doi.org/10.11591/ijece.v11i4.pp2725-2732
  18. Hassan, M. M., Shaikh, M. S., Jadoon, H. U. K., Atif, M. R., Sardar, M. U. (2020). Dynamic Modeling and Vector Control of AC Induction Traction Motor in China Railway. Sukkur IBA Journal of Emerging Technologies, 3 (2), 115–125. doi: http://doi.org/10.30537/sjet.v3i2.622
  19. Wang, H., Liu, Y., Ge, X. (2018). Sliding‐mode observer‐based speed‐sensorless vector control of linear induction motor with a parallel secondary resistance online identification. IET Electric Power Applications, 12 (8), 1215–1224. doi: http://doi.org/10.1049/iet-epa.2018.0049
  20. Havryliuk, V. (2018). Modelling of the return traction current harmonics distribution in rails for AC electric railway system. 2018 International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC EUROPE), 251–254. doi: http://doi.org/10.1109/emceurope.2018.8485160
  21. Titova, T. S., Evstaf’ev, A. M., Nikitin, V. V. (2018). The Use of Energy Storages to Increase the Energy Effectiveness of Traction Rolling Stock. Russian Electrical Engineering, 89 (10), 576–580. doi: http://doi.org/10.3103/s1068371218100097
  22. Evstaf’ev, A. M., Kiryushin, D. E., Nikitin, V. V., Pudovikov, O. E. (2021). Improvement of Traction Rolling Stock Based on Modern Energy-Saving Technologies. Russian Electrical Engineering, 92 (2), 59–62. doi: http://doi.org/10.3103/s1068371221020036
  23. Nikitenko, A. (2018). Electromagnetic processes of charging of on-board supercapacitor storage system during the regenerative braking mode of DC electric rolling stock with series-wound DC motors. MATEC Web of Conferences, 180, 02007. doi: http://doi.org/10.1051/matecconf/201818002007
  24. Alturbeh, H., Stow, J., Lawton, A. (2018). Low Adhesion Braking Dynamic Optimisation for Rolling Stock (LABRADOR) Simulation Model. 8th International Conference on Railway Engineering (ICRE 2018). doi: http://doi.org/10.1049/cp.2018.0050
  25. Burkov, A. T., Valinsky, O. S., Evstaf’ev, A. M., Maznev, A. S., Tretyakov, A. V. (2019). Modern Locomotive Traction Drive Control Systems. Russian Electrical Engineering, 90 (10), 692–695. doi: http://doi.org/10.3103/s106837121910002x
  26. Elektrovoz VL-80k. Rukovodstvo po ekspluatatsii (1978). Moscow: Transport, 452.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-01-28

Як цитувати

Гулак, С. О., Єрмоленко, Е. К., Ткаченко, В. П., Сапронова, С. Ю., & Юрченко, В. В. (2022). Визначення напруг на випрямній установці електровозу ВЛ-80К для кожної позиції положення контролера машиніста. Technology Audit and Production Reserves, 1(1(63), 23–29. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.251947

Номер

Том 1 № 1(63) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Електротехніка та промислова електроніка: Звіт про науково-дослідну роботу

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Sergey Goolak, Eduard Yermolenko, Viktor Tkachenko, Svitlana Sapronova, Viktor Yurchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.