Для запропонованої конструкцiї електромеханiчного амортизатору розроблено методика визначення основних розрахункових параметрiв. Методика основана на спрощенiй математичнiй моделi по визначенню електромагнiтної та електрорушiйної сили електромеханiчного амортизатору. Особливiстю моделi є урахування режимiв роботи постiйного магнiту на основi розрахунку магнiтного кола. Створення модель дозволяє проводити приблизний розрахунок режимiв роботи амортизатора та може бути використана у вирiшеннi задачi оптимiзацiї параметрiв електроамортизатору. Проведено перевiрка адекватностi розробленої спрощеної математичної моделi шляхом порiвняння результатiв розрахунку механiчної характеристики амортизатора за спрощеною методикою та методом кiнцевих елементiв в аксиально-симетричнiй постановцi задачi. Отримано наявне добре спiвпадiння результатiв розрахункiв за спрощеною методикою та шляхом моделювання магнiтного поля за методом скiнченних елементiв. Визначеннi геометричнi спiввiдношення мiж елементами конструкцiї, якi забезпечують оптимальне рiвномiрне магнiтне навантаження в елементах магнiтопроводу. Проведена постановка задачi умовної двокритерiальної оптимiзацiї параметрiв електромеханiчного амортизатору. Обранi обмеження, що подiлено на три наступнi категорiї. Обмеження за розмагнiченням постiйного магнiту, що дозволяють зберегти працездатнiсть постiйного магнiту. Обмеження за щiльнiстю струму, яке забезпечує тепловi режими роботи амортизатору. Компоновочнi обмеження та обмеження на параметри задачi оптимiзацiї, що забезпечують розмiщення конструкцiї у ходовiй частинi вiзка. Запропоновано у якостi критерiїв обрати приведений об'єм амортизатору, що обумовлює затрати на створення амортизатору та його ККД, який обумовлює рекуперовану енергiю коливань. Проведено згортку параметрiв до єдиної цiльової функцiї затрат та обранi ваговi коефiцiєнти. У якостi метода оптимiзацiї обрано комбiнований метод, що включає в себе генетичний алгоритм, на попередньому етапi пошуку. На завершальному етапi оптимiзацiйної процедури уточнення оптимуму здiйснюється методом Нелдера-Мiда. За результатами вирiшення задачi оптимiзацiї параметрiв амортизатору визначенi оптимальнi геометричнi розмiри та кiлькiсть виткiв обмотки електромеханiчного амортизатору Ключовi слова: електромеханiчний амортизатор, метровагон, магнiт, згортка параметрiв, генетичний алгоритм, метод Нелдера-Мiда
Goal. 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.
Дослiджено режими роботи однофазного 4qs-перетворювача з широтно-iмпульсною модуляцiєю в складi електрорухомого складу змiнного струму. Розроблено методу визначення параметрiв ШIМ, при яких реалiзується оптимальний за критерiєм мiнiмiзацiї величини реактивної потужностi в системi «локомотив -тягова мережа» режим роботи перетворювача.Особливостями запропонованої методи є роздiлення процесу визначення оптимальних параметрiв ШIМ на 2 етапи, що дозволяє видалити з iмiтацiйної моделi непотрiбнi на даному етапi блоки та зменшити сумарний час моделювання. На першому етапi визначаються значення коефiцiєнту потужностi та струму ланки постiйного струму в усьому дiапазонi коефiцiєнтiв модуляцiї та зсуву мiж мережевим струмом та опорним синусоїдальним сигналом. Далi, з отриманого масиву даних видiляються пари значень параметрiв ШIМ, за яких реалiзується найвищiй коефiцiєнт потужностi системи «електровоз -тягова мережа», та заносяться до табличною системи завдання параметрiв ШIМ. На другому етапi визначається залежностi електричних втрат, а, отже, й ККД, та коефiцiєнту нелiнiйних 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 номiнального 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 втратКлючовi слова: 4qs-перетворювач, електрорухомий склад, коефiцiєнт потужностi, ШIМ, iмiтацiйне моделювання, електричнi втрати
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.