Кафедра "Електричний транспорт та тепловозобудування"

Постійне посилання зібрання

https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/5269

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/ett

Від 2000 року кафедра має назву "Електричний транспорт та тепловозобудування", попередня назва – кафедра "Локомотивобудування" (від 1956), первісна назва – кафедра "Паровозобудування".

Кафедра "Паровозобудування" була заснована у 1893 році. Засновником напрямку навчання інженерів-паровозобудівників є професор Петро Матвійович Мухачов.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту енергетики, електроніки та електромеханіки. Кафедрою здійснено понад 100 випусків спеціалістів – локомотивобудівників.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: 3 доктора технічних наук, 5 кандидатів технічних наук; 3 співробітника мають звання професора, 3 – доцента, 1 – старшого наукового співробітника.

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 246

Analysis of operating modes of single-phase current source rectifier with rectangular-stepped pulse-width modulation
(Технологический центр, 2018) Krasnov, Oleksii; Liubarskyi, Borys; Bozhko, Vladimir; Petrenko, Оleksandr; Dubinina, Oksana; Nuriiev, Ramil
The operating modes of the single-phase active current-source rectifier in the case of rectangular-stepped pulse-width modulation and load in the form of DC traction motor are investigated. The single-phase bridge rectifier circuit with a discharge diode is considered. The mathematical model of the rectifier is developed and the main ratios for pulse-width modulation with rectangular-stepped modulating signal are determined. On the computer model, electromagnetic processes at three modulation frequencies (900, 1,200, 1,800 Hz) are studied. The features of the effect of the modulation depth and frequency on the rectifier power factor and the total harmonic voltage and current distortion in the mains supply are determined. The DC motor for today remains the main type of the traction motor of the 25 kV, 50 Hz AC mainline electric locomotives of alternating current in Ukraine and in some other countries. To power such motors, diode or thyristor rectifiers are used. At the same time, it is known that converters on fully controlled semiconductor devices provide higher power efficiency. The studies allow determining what values of modulation frequency and depth provide a high power factor (more than 0.9) and minimum total harmonic voltage and current distortion distortions in the mains supply. This allows finding rational approaches to the selection of power circuits and control algorithms for active converters in the traction electric drive of electric locomotives. The efficiency of increasing the power factor and reducing the total harmonic voltage and current distortion can be achieved, first of all, by reducing the power consumption for traction of trains. According to the set of selected comparison criteria, the active current-source rectifier with a modulation frequency of 1,200 Hz is the most suitable for implementation in the traction electric drive of the electric locomotive. Provision of high power characteristics in a wide range of traction loads can be achieved in the multi-zone circuit of such a converter.
Analysis of optimal operating modes of the induction traction drives for establishing a control algorithm over a semiconductor transducer
(Технологический центр, Украинская государственная академия железнодорожного транспорта, 2017) Liubarskyi, B.; Petrenko, O.; Shaida, V.; Maslii, A.
Оптимізовано режими роботи тягового асинхронного приводу тепловоза за критерієм ефективності. Ідентифіковано оптимальні режими керування автономного інвертору напруги при різних температурах обмоток тягових двигунів. Проаналізовано оптимальні режими роботи тягового приводу тепловоза та трамваю, що дозволило встановити відмінності розташування точки переходу з просторово-векторної до однократної ШІМ від температури двигуна.
Determination of optimal parameters of the pulse width modulation of the 4qs transducer for electriс rolling stock
(Технологический центр, 2018) Demydov, O.; Liubarskyi, B.; Domanskyi, V.; Glebova, M.; Lakunin, D.; Tyshchenko, A.
Досліджено режими роботи однофазного 4qs-перетворювача з широтно-імпульсною модуляцією в складі електрорухомого складу змінного струму. Розроблено методу визначення параметрiв ШIМ, при яких реалізується оптимальний за критерiєм мiнiмiзацiї величини реактивної потужності в системі "локомотив – тягова мережа" режим роботи перетворювача. Особливостями запропонованої методи є розділення процесу визначення оптимальних параметрів ШІМ на 2 етапи, що дозволяє видалити з імітаційної моделі непотрiбнi на даному етапі блоки та зменшити сумарний час моделювання. На першому етапі визначаються значення коефіцієнту потужності та струму ланки постійного струму в усьому діапазоні коефiцiєнтiв модуляції та зсуву між мережевим струмом та опорним синусоїдальним сигналом. Далi, з отриманого масиву даних виділяються пари значень параметрів ШІМ, за яких реалізується найвищий коефіцієнт потужності системи "електровоз – тягова мережа", та заносяться до табличною системи завдання параметрів ШІМ. На другому етапi визначається залежності електричних втрат, а, отже, й ККД, та коефіцієнту нелінійних спотворювань мережевого струму вiд тактової частоти перетворювачi. Визначення електричних втрат ґрунтується на обчисленнi енергiї, що була розсiяна протягом 1 с на IGBT-транзисторi та снаберному резисторi в залежностi вiд миттєвих значень струму через них. Для знаходження параметрiв ШIМ за наведеною методою розроблено iмiтацiйну модель 4qs-перетворювача, проведено iдентифiкацiю параметрiв ШIМ перетворювача електровозу для тестової задачi. Визначено, що енергетичнi показники перетворювача залежать нелiнiйно вiд трьох керуючих величин, що є параметрами ШIМ: коефiцiєнту модуляцiї, зсуву мiж мережевим струмом та опорним синусоїдальним сигналом, та тактовою частоти ШIМ. Визначено, що перетворювач з iдентифiкованими параметрами ШIМ забезпечує одиничний коефiцiєнт потужностi тягової мережi при навантаженнi бiльше 10 % вiд номiналь- ного в режимах тяги та рекуперативного гальмування. Отримано залежнiсть електричних втрат перетворювача та коефiцiєнту нелiнiйних спотворень в тяговiй мережi вiд тактової частоти ШIМ. Визначено, що рацiональне значення тактової частоти лежить в iнтервалi 900…2000 Гц, при цьому ККД перетворювача досягає 98…95 %, коефiцiєнт нелiнiйних спотворень складає 12…5 %. Визначено, що виключення з силового кола снаберної ланки може суттєво зменшити сумарнi електричнi втрати. Встановлено, що втрати на паразитних опорах фiльтрiв незначнi, тому їх можна не враховувати в загальному балансi втрат.
Determination of railway rolling stock optimal movement modes
(NTU "KhPI", 2017) Petrenko, O.; Liubarskiy, B.; Pliugin, V.
Purpose. To develop a methodology for simulating of an electromotive railway rolling stock in terms of power-optimal modes on a track with a given profile and a set motion graph. Methodology. We have used combined genetic algorithm to determine optimum modes of an electromotive railway rolling stock motion: a global search is performed by a genetic algorithm with a one-point crossover and roulette selection. At the final stage of the optimization procedure we have used Nelder-Mead method for the refinement of the optimum. Results. We have obtained that traction motor on a tramcar, while driving on a fixed site, has an excessive power of the cooling system. Its using only in the considered area allows to modernize the cooling system in the way of its power reducing, which in turn provides an opportunity to increase the overall efficiency of the electromotive railway rolling stock. Originality. For the first time, we have obtained the train motion equation in the program oriented form. This allows to use it for determination of electromotive railway rolling stock optimal control laws according to the Hamilton-Jacobi-Bellman method. Practical value. We have made the computer program to determine optimum modes of an electromotive railway rolling stock motion. The experimental studies of program results for the track section have confirmed the adequacy of the model, which allows to solve the traffic modes optimization problem for the tram track sections and increase the overall efficiency of the electromotive railway rolling stock.
Determining electrical losses of the traction drive of electric train based on a synchronous motor with excitation from permanent magnets
(Технологический центр, 2018) Liubarskyi, B.; Demydov, O.; Yeritsyan, B.; Nuriiev, R.; Lakunin, D.
Iдентифiковано параметри iнвертора напруги тягового приводу на базi синхронного двигуна зi збудженням вiд постiйних магнiтiв. Синтезовано iмiтацiйну модель тягового приводу, що дозволяє отримати миттєвi значення електричних втрат в iнверторi та двигунi. Проаналiзовано залежнiсть електричних витрат вiд швидкостi руху поїзда та тактової частоти iнвертора.
Estimation of the main dimensions of the traction permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Liubarskyi, Borys; Overianova, L. V.; Riabov, Ie. S.; Iakunin, D. I.; Ostroverkh, O. O.; Voronin, Y. V.
The goal of the research is to develop an algorithm for selecting the main dimensions of a traction permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor. Methodology. A method for determining the main dimensions of the motor, which combines the analytical selection of stator parameters and numerical field calculations for the selection of rotor parameters. The need to check the mechanical strength of a rotor with permanent NdFeB magnets in flux barriers is shown. Results. The article proposes an algorithm for selecting the main dimensions of a traction permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor, which combines analytical expressions for selecting stator parameters and numerical field calculations for selecting rotor parameters. It is determined that analytical methods for calculating the magnetic circuit need to be developed in order to reduce the time to select the main dimensions of the motor. Originality. For the first time the sizes of active parts of the permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor with power of 180 kW for the drive of wheels of the trolleybus are defined. Practical significance. As a result of research the sizes of active parts, stator winding data and a design of a rotor of the electric motor are defined. The obtained results can be applied when creating an electric motor for a trolleybus.
Improvement of the model of power losses in the pulsed current traction motor in an electric locomotive
(ПП "Технологічний Центр", 2020) Goolak, S. O.; Sapronova, S. Yu.; Tkachenko, V. P.; Riabov, Ie. S.; Batrak, Ye. O.
When studying transients in pulsed current traction motors, it is important to take into consideration the eddy and hysteresis losses in engine steel. Magnetic losses are a function of the magnetization reversal frequency, which, in turn, is a function of the engine shaft rotation frequency. In other words, magnetic losses are a function of time. Existing calculation procedures do not make it possible to derive the instantaneous values of magnetic losses as they are based on determining average losses over a period. This paper proposes an improved model of magnetic losses in the steel of a pulsed current traction motor as a function of time, based on the equations of specific losses. The adequacy criteria of the procedure for determining magnetic losses in electrical steel have been substantiated: the possibility to derive instantaneous values of magnetic losses in the magnetic material as a function of time; the possibility of its application for any magnetic material; and the simplicity of implementation. The procedure for determining magnetic losses in the steel of a pulsed current traction motor has been adapted by taking into consideration the magnetic properties of steel and the geometry of the engine’s magnetic circuit. In order to determine the coercive force, the coefficient of accounting for the losses due to eddy currents, as well as the coefficient that considers the losses on hysteresis, the specifications’ characteristics of specific losses in steel have been approximated using the pulsed current traction motor as an example. The simulated model of magnetic losses by the pulsed current traction motor has demonstrated the procedure for determining average magnetic losses and time diagrams of magnetic losses. The proposed model for determining magnetic losses could be used for any magnetic material and any engine geometry under the condition of known material properties and the characteristics of change in the magnetic flux density in geometry.
Mathematical modeling of the electric drive turnouts based on a linear motor
(Одеський національний політехнічний університет, 2015) Buryakovskiy, Sergei; Lyubarskiy, Boris; Masliy, Artem; Masliy, Andrew
The article deals with the issues of improving the structure of the electric turnouts. A mathematical model of linear electromechanical transducer solutions based on Lagrange equation. The model can be used to determine the operating characteristics of the actuator in the further research work and turnout using a linear motor.
Method to Improve the Efficiency of the Traction Rolling Stock with Onboard Energy Storage
(2019) Yatsko, Sergiy; Sidorenko, Anatoliy; Vashchenko, Yaroslav; Liubarskyi, Borys; Yeritsyan, Bagish
This article presents the current problem of the introduction of onboard energy storages in electric transport. The energy diagrams of the electric transport operation have been analyzed, and the main stages of the rational selection of onboard energy storage capacity have been determined. A schematic of traction asynchronous electric drive system combined with onboard capacitive storage, with an improved energy storage module control system, has been provided. A simulation model of the underground rolling stock carriage in the Matlab/Simulink environment has been developed to confirm the proposed technical solution. The simulation modelling results demonstrate the more effective operation of the onboard storage control system at energy absorption, containment and recycling modes at rolling stock acceleration. The proposed algorithm of energy storage will reduce the cost of electricity for traction, reduce the power transfer and smooth the electricity consumption through an electric-traction network; it will improve traction and braking characteristics of the rolling stock.
Optimization of thermal modes and cooling systems of the induction traction engines of trams
(Технологический центр, 2017) Liubarskyi, Borys; Petrenko, Оleksandr; Iakunin, Dmytro; Dubinina, Oksana
We developed a procedure for the optimization of thermal modes and parameters of the cooling system of induction traction engines of tram carriages. The procedure includes the following basic steps. The optimization of operating modes of an induction traction drive by the criterion of effectiveness of its work under different modes. The optimization of motion modes of a tram carriage along a track section with the assigned motion schedule and profile based on the curves of the motion of a tram carriage, optimal by the criterion of energy consumption, using the method of Hamilton-Jacobi-Bellman. The optimization of parameters of the cooling fan of traction engines by the criterion of efficiency of a cooling system using the Weyl method by the generalized golden section. It is proposed to conduct determining of operating modes of a traction drive in advance based on the solution to the problem of conditional optimization of its modes. In order to determine the optimal operating modes of a traction drive, we selected a combined method: global search is executed by genetic algorithm with a one-point crossover and by selection on the principle of roulette. At the final stage of an optimization procedure, optimum refining is carried out using the Nelder-Mead method. When a tram carriage moved along a track section, we defined the following. We determined the optimal modes of motion of the tram carriage T-3 VPA with induction traction engines for a track section with the assigned motion schedule. It was found that, compared with the basic design, efficiency of the cooling system increased by 27.6 %, which corresponds to a reduction in the proposed criterion of efficiency. Based on the results of modeling a traction engine with an optimal fan, it was established that the largest overheating is observed in the frontal part of the stator winding. The temperature is 139.6 °C at second 3363 from starting the motion and it does not exceed a permissible value of 140 °C.
Procedure for modeling dynamic processes of the electromechanical shock absorber in a subway car
(Технологический центр, 2019) Liubarskyi, Borys; Lukashova, Natalia; Petrenko, Oleksandr; Yeritsyan, Bagish; Kovalchuk, Yuliia; Overianova, Liliia
A procedure has been devised for modeling the dynamic pro-cesses in the proposed structure of an electromechanical shock absorber. Such shock absorbers can recuperate a part of the energy of oscillations into electrical energy allowing the subsequent possibility to use it by rolling stock. The procedure is based on solving the Lagrange equation for the electromechanical system. The model’s features are as follows. The model takes the form of a Cauchy problem, thereby making it possible to use it when simulating the processes of shock absorber operation. Two generalized coordinates have been selected (the charge and displacement of the armature). The components of the Lagrange equation have been identified. Based on the results from magnetic field calculation and subsequent regression analysis, we have derived polynomial dependences of flux linkage derivatives for the current and linear displacement of an armature, which make it possible to identify a generalized mathematical model of the electromechanical shock absorber. The magnetic field calculations, performed by using a finite-element method, have allowed us to derive a digital model of the magnetic field of an electromechanical shock absorber. To obtain its continuous model, a regression analysis of discrete field models has been conducted. When choosing a structure for the approximating model, a possibility to analytically differentiate partial derivatives for all coordinates has been retained. Based on the results from modeling free oscillations, it was established that the maximum module value of current is 0.234 A, voltage – 52.9 V. The process of full damping of oscillations takes about 3 seconds over 4 cycles. Compared to the basic design, the amplitude of armature oscillations and its velocity dropped from 13 to 85 % over the first three cycles, indicating a greater efficiency of electromechanical shock absorber operation in comparison with a hydraulic one. The recuperated energy amounted to 3.3 J, and the scattered energy – 11.5 J.
Recommendations for the selection of parameters for shunting locomotives
(Warsaw University of Technology, 2020) Kuznetsov, Valeriy; Liubarskyi, Borys; Kardas-Cinal, Ewa; Yeritsyan, Bagish; Riabov, Ievgen; Rubanik, Ivan
Shunting is an integral part of the partial process. In 1520 mm gauge countries, shunting operations are performed by outdated locomotives, which are being replaced by modern models; the technical parameters best match the conditions of the shunting work performed. The article analyzes recommendations for the selection of parameters of shunting locomotives and the actual indicators of their work. On the basis of this analysis, a requirement was made on the necessity of compulsory consideration of the operating conditions of the locomotive when determining its technical characteristics. As the main technical parameters of shunting locomotives, the tractive power and starting tractive force are taken and their influence on the duration of an elementary shunting movement of the "acceleration-deceleration" type is investigated. This approach advises the regulatory documentation for the organization of shunting work. Tha developed mathematical model allows to carry out research on the influence of tractive power and starting tractive force on the time of acceleration and deceleration. Calculations of the time of the train's acceleration are carried out with varying their mass and the slope of the track at different values of the tractive power starting tractive force. The calculations were carried out for the mass of compositions 1000...5000 Mg for the profile slopes equal to 0 and 1.5 ‰. The speed of the finish of acceleration was taken equal to 15 and 25 km/h. The thrust starting tractive force varied in the range of 150...300 kN, the tractive power - 200 ... 1100 kW. According to the results of calculations, it was found that the reduction in the duration of the elementary shunting movement is more significantly affected by the power of the locomotive than by the starting traction force. The “saturation” effect was noted, in which a significant increase in power or traction force during starting does not cause a significant reduction in the acceleration time. In this regard, for shunting locomotives with AC traction drive, it is recommended to take a pulling force of an equal continuous traction force.
Автоматизована система прогнозування споживання електроенергії на залізницях
(Харківська національна академія міського господарства, 2009) Омельяненко, Віктор Іванович; Омеляненко, Галина Вікторівна; Чудний, Ю. П.
Викладені основні положення, які повинні бути покладені в основу створення автоматизованої системи прогнозування споживання електроенергії (АСПСЕ). Визначена мета та призначення АСПСЕ, вимоги до системи прогнозування, структура, функції та методи прогнозування, етапи створення АСПСЕ.
Алгоритм керування нахилу кузова та рекуперації коливань швидкісного електропоїзду з електромеханічним амортизатором
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Озулу, Антон Борисович
Стаття розглядає алгоритм керування нахилом кузова та рекуперації коливань швидкісного електропоїзду з електромеханічним амортизатором. Висунута основна проблематика існуючих систем нахилу кузова, які використовують гідравлічні, пневматичні та інші системи. Представлена схема розміщення електромеханічних амортизаторів у складі ходової частини швидкісного електропоїзду. Запропоновано оптимальний алгоритм виміру та розрахунку кута нахилу кузова. Побудовано схему алгоритму для виконання роботи з нахилу кузова та рекуперації коливань.
Алгоритм синтезу експертної системи управління рухом електрорухомого складу на основі рішення рівняння Гамільтона-Якобі-Беллмана
(НТУ "ХПІ", 2016) Петренко, Олександр Миколайович; Любарський, Борис Григорович; Глєбова, Марина Леонідівна
У даній роботі розроблено алгоритм рішення рівняння Гамільтона-Якобі-Беллмана для задачі руху електрорухомого складу на ділянці шляху із заданим профілем і графіком руху, що дозволяє створити експертну систему управління рухом. Особливостями цього алгоритму є застосування штрафних функцій для опису обмежень, що накладаються графіком руху: досягнення потягом кінцевого пункту за заданий час руху, обмеження швидкості на ділянках шляху.
Анализ конструкций электромеханических преобразователей и выбор схемы электроамортизатора неподрессоренных масс транспортного средства
(Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 2012) Сергиенко, Антон Николаевич; Любарский, Борис Григорьевич; Самородов, Вадим Борисович; Сергиенко, Николай Егорович
Выполнен анализ конструкций электромеханических преобразователей энергии транспортных средств и определена рациональная схема преобразователя энергии неподрессоренных масс транспортного средства на примере легкового автомобиля.
Анализ потерь в тяговом асинхронном двигателе при различных режимах питания
(ООО "Международный Образовательный Центр", 2016) Рябов, Евгений Сергеевич; Петренко, Александр Николаевич; Оверьянова, Лилия Викторовна
Аналіз конструкцій ресорних підвішувань рейкового міського електрорухомого складу
(Національний університет "Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка", 2018) Лукашова, Н. П.; Павленко, Т. П.; Любарський, Борис Григорович; Петренко, Олександр Миколайович
Об'єкт, що розглядається у статті – ресорне підвішування міського рейкового електрорухомого складу. Мета статті: провести аналіз сучасного стану конструкцій ресорних підвішувань рейкового міського електрорухомого складу та виявити перспективні напрямки для їх вдосконалення. Результати. В статті розглянуто сучасні технічні рішення, які використовуються у ресорному підвішування трамвайних вагонів: візок трамвайного вагона Т-3, Чехословаччина; візок трамвайного вагона "Спектр" виробництва ВАТ "Уралтрансмаш", Росія; візок низкопольного трамвайного вагона Flexx Urban 1000 фірми Bombardier, Канада. Проведено аналіз конструкцій ресорних підвішувань трамвайних та метро вагонів міського електрорухомого складу. Висновки. Визначено, що у візках трамвайних та метро вагонів, частіше для гасіння коливань застосовуються фрикційні гасителі коливань, що встановлюються у центральному підвішуванні; в останніх сучасних конструкціях, як на трамвайних вагонах так і на вагонах метро для гасіння коливань стали використовувати пневматичне регульоване підвішування, яке встановлюється замість фрикційного демпфера у другій ступені ресорного підвішування. Перспективними системами для гасіння коливань, які можливо встановити на МРЕРС, можуть бути електромеханічні амортизатори, що поширені в останній час на автомобільному транспорті.
Аналіз методів визначення енергетично оптимальних параметрів управління транспортних засобів
(Харківський національний університет Повітряних Сил ім. Івана Кожедуба, 2015) Петренко, Олександр Миколайович; Любарський, Борис Григорович
В науковій статті проведено аналіз існуючих методів визначення енергооптимальних режимів руху електричного рухомого складу. Зазначено, що відомі підходи до рішення завдань визначення оптимальної по енерговитратах траєкторії руху транспортних засобів можна розділити на дві групи: чисельні та аналітичні. Найбільш перспективним методом для пошуку енергетично оптимальних режимів руху електрорухомого складу є чисельний метод, який ґрунтується на найважливішому завдані при оптимізації траєкторій руху: пошуку допустимих режимів управління, що задовольняють усім умовам і обмеженням завдання.
Аппроксимация зависимостей электромагнитных параметров тягового синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов
(Технологический центр, 2009) Любарский, Борис Григорьевич; Парфенюк, Т. В.; Ерицян, Багиш Хачикович
Предложена методика аппроксимации зависимостей потокосцеплений фаз обмотки статора и электромагнитного момента от угла поворота ротора и токов в фазах тягового синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов, полученных по результатам электромагнитных расчетов.

Переглянути

Перегляд Кафедра "Електричний транспорт та тепловозобудування" за Назва

Результатів на сторінці

Налаштування сортування