Описано тяговий частотно-керований асинхронний електропривід тролейбуса з системою керування, в якій використано функціональний перетворювач, що дозволяє формувати м'які тягові характеристики за частот напруги живлення двигуна, нижчих і рівних номінальній. Розглянуто його математичну і цифрову моделі. Створено експериментальну установку, за допомогою якої перевірено адекватність результатів математичного і фізичного експериментів. На підставі застосування математичних моделей, а також експериментальної установки проведено дослідження електромеханічних процесів та характеристик розробленого електроприводу за робочих та екстремальних режимів.

Запропоновано математичну модель блока визначення оптимального натиску струмоприймачів тролейбуса на контактну мережу на нечітких множинах, який забезпечує визначення оптимального натиску під час руху тролейбуса.

Предложена математическая модель блока определения оптимального нажатия токоприемников троллейбуса на контактную сеть на нечетких множествах, который обеспечивает определение оптимального нажатия при движении троллейбуса.

The paper proposed a mathematical model of the block determine the optimal current collector trolley clicking on the contact network to fuzzy sets, which allows determination of the optimal pressing moving trolley.

Встановлено залежність зміни напруги на зразковій ємності від омічного опору ізоляції, в коло якої вона включена, що покладено в основу вдосконалення методу визначення омічного опору, який на відміну від відомих мінімізує вплив ємнісного опору на вимірювання омічного опору ізоляції тролейбуса. З'ясовано закономірності зміни напруг живлення позитивного та негативного полюса відносно корпуса у перехідних режимах роботи електропривода від ємнісного опору ізоляції, які покладені в основу математичної моделі ізоляції, що дозволяє визначати ємнісну складову опору на маршруті, не відключаючи тролейбус від мережі живлення. Встановлено залежності параметрів ізоляції тролейбуса та системи живлення від впливу навколишнього середовища (температури та вологості), які покладені в основу методу коригування визначених параметрів ізоляції тролейбуса та системи живлення. Вдосконалено метод контролю струму витоку, який покладений в основу розробки пристрою, що на відміну від відомих дозволяє визначити ділянку з пошкодженою ізоляцією та підвищити достовірність контролю струму витоку тролейбуса.

Виконано порівняльне дослідження динамічних та енергетичних характеристик тягового електроприводу тролейбуса під час використання частотного і векторних алгоритмів керування моментом асинхронного електропривода шляхом математичного моделювання.

Встановлено відповідність потужності споживаної тролейбусом електроенергії перевезеній ним кількості пасажирів. У дослідженні також враховано характеристики маршруту для уточнення зв'язку між витратами потужності і пасажиропотоком.

Розглянуто питання підвищення ефективності використання тролейбусів при перевезенні пасажирів на основі аналізу рівнів потужності споживаної електроенергії та коректування термінів їх технічного обслуговування (ТО). Для досягнення поставленої мети запропоновано встановити відповідність потужності споживаної тролейбусом електроенергії перевезень кількості пасажирів з урахуванням характеристик маршруту. Результати досліджень вносились в таблицю та фіксувалися відеореєстратором. Встановлено прямопропорційну залежність між рівнем спожитої тролейбусом енергії і кількістю перевезених пасажирів для незмінних характеристик маршруту. В якості критерію оцінки ефективності роботи тролейбусів на маршруті запропоновано використовувати співвідношення між споживанням електроенергії та кількості перевезених пасажирів для даних характеристик маршруту. Одержано формули, які дають можливість збалансувати роботу сил і, відповідно, обсяг спожитої енергії при русі тролейбуса на підйом та на спуск. Запропонований критерій можна використовувати для коректування термінів проведення ТО за індивідуальною програмою, тобто індивідуальне технічне обслуговування (ІТО). Сформульовано принципи ІТО: основною залишається планово-запобіжна стратегія виявлення і усунення пошкоджень і проведення технічних дій; оперативне керування технічним станом ТЗ на основі прогнозування його стану за допомогою запропонованого критерію, що враховує залежність споживаної потужності від кількості пасажирів при визначених характеристиках маршруту; індивідуальний підхід до оцінки технічного стану кожного конкретного ТЗ; індивідуальне прогнозування періодичності ТО і технічного стану ТЗ.

Проаналізовано методи та засоби визначення стану ізоляції електромеханічних вузлів тролейбусів. Охарактеризовано склад і структуру Вінницького трамвайно-тролейбусного управління. Запропоновано методи ізоляції та вимірювання струму витоку, структурні схеми пристроїв, які реалізують ці методи. Проведено комп'ютерне моделювання роботи запропонованих методів. Здійснено мікропроцесорні реалізації пристроїв контролю на основі розроблених структурних схем.

Работа посвящена разработке и исследованию энергосберегающего управления тяговым частотно-регулируемым асинхронным двигателем троллейбуса, при котором обеспечиваются минимизация общих потерь энергии в этом двигателе при пуско-тормозных режимах и наименьшее энергопотребление троллейбусом в установившихся режимах работы. При проведении исследований использовались методы вариационного исчисления, математической интерполяции и имитационного компьютерного моделирования. В результате выполненных исследований получены уточненные аналитические зависимости для определения текущих значений коэффициента полезного действия движущего механизма троллейбуса и статического момента сопротивления на валу тягового двигателя. Установлен вид траекторий скорости при разгоне и торможении троллейбуса, соответствующих минимизации общих потерь энергии его тягового двигателя или энергопотребления троллейбусом в пуско-тормозных режимах. Выявлено наличие оптимальных длительностей времени разгона и торможения, обеспечивающих минимизацию значений общих потерь энергии тягового двигателя в пуско-тормозных режимах. Предложено расчетное соотношение для нахождения установившейся оптимальной скорости тягового двигателя, при которой минимизируется общее энергопотребление троллейбуса. Исследованы электромеханические и энергетические процессы в тяговом частотно-регулируемом асинхронном двигателе троллейбуса при установившихся и пуско-тормозных режимах. Практическое внедрение полученных результатов позволяет уменьшить до минимально возможных значений непроизводительные потери энергии троллейбуса при его движении.

Работа посвящена минимизации при пуско-тормозных режимах (посредством энергосберегающих траекторий изменения скорости и оптимальных длительностей времени разгона и торможения) электропотребления троллейбуса, снабженного частотно-регулируемым асинхронным двигателем и суперконденсаторным накопителем генерируемой энергии. При проведении исследований использовались методы энергетического баланса, математического анализа и имитационного компьютерного моделирования. Определен вид траекторий скорости при разгоне и торможении троллейбуса, соответствующих минимизации общего и удельного потребления энергии троллейбусом. Выявлено наличие оптимальных длительностей времени разгона и торможения, обеспечивающих минимизацию общего потребления энергии троллейбусом в пуско-тормозных режимах. Предложены аналитические зависимости для расчета общего и удельного потребления и генерации энергии троллейбусом, содержащим суперконденсаторный накопитель генерируемой энергии. Применительно к исследуемым различным (линейной, параболической и квазиоптимальной) траекториям изменения скорости троллейбуса, получены расчетные соотношения для минимально возможных значений времени его разгона и торможения, исходя из допустимых для троллейбуса максимальных ускорения и замедления в указанных режимах. Исследованы электромеханические и энергетические процессы в троллейбусе, тяговом двигателе и суперконденсаторе при пуско-тормозных режимах. Выполнены расчеты общего и удельного электропотребления троллейбусом при движении между соседними остановками с упомянутыми разными видами траекторий скорости в пуско-тормозных режимах. Практическое использование результатов исследований позволяет уменьшить до минимально возможных значений общее или удельное потребление энергии троллейбусом при его движении.

Мета роботи - створення методики розрахунку магнітних характеристик тягового двигуна з комбінованим збудженням на основі методу кінцевих елементів. Методика основана на проведенні комплексу цифрових експериментів по розрахунку магнітних полів тягового двигуна та їх регресійного аналізу. Результати роботи - отримані залежності потоків якоря послідовного та незалежного збудження, а також додаткових полюсів у відносних одиницях в вигляді поліноміальних залежностей. Наукова новизна: створено новий підхід до визначення магнітних характеристик тягових двигунів постійного струму комбінованого збудження, якій враховує насичення елементів магнітної системи двигуна у всіх режимах роботи. Висновки: створено універсальну методику визначення магнітних характеристик тягового двигуна комбінованого збудження. Особливістю методики є наступне - розрахунок магнітного поля методом кінцевих елементів в плоско-паралельної постановці задачі; обчислення потоків за результатами розрахунку магнітного поля; проведення регресійного аналізу результатів цифрових експериментів за допомогою поліномів Чебишева на множині рівновіддалених точок; представлення результатів у відносних величинах.

Мета роботи - розробка комбінованої системи електроживлення тролейбуса з високовольтним акумулятором, яка надає можливість даному транспортному засобу рухатися в режимі автономного ходу. Запропоновано структуру комбінованої системи електроживлення, розраховано ємність акумулятора та визначено його тип. Запропоновано новий спосіб відбирання енергії з використанням ємнісного накопичувача. Показано вплив заторів та аварій на прибуток тролейбусного маршруту. Пораховано загальний економічний ефект від використання запропонованої системи електроживлення та вказано її переваги у порівняні з системою тролейбуса, який рухається виключно за рахунок напруги контактної мережі.

Розглянуто питання проектування тягового синхронно-реактивного електродвигуна з постійними магнітами потужністю 180 кВт для приводу коліс тролейбуса. Запропоновано спосіб визначення головних розмірів електродвигуна, який поєднує аналітичний вибір параметрів статора та числово-польові розрахунки для вибору параметрів ротора. Показана необхідність перевірки механічної міцності ротора, в якому розташовано постійні магніти NdFeB у потокових бар'єрах. У результаті дослідження визначено розміри активних частин, обмоткові дані статора та конструктив ротора електродвигуна.

Присвячено вирішенню науково-практичної задачі щодо розробки та дослідження енергоресурсозберігаючого електропривода електрорухомого складу з тяговими двигунами змішаного збудження, який забезпечує зменшення витрат електричної енергії. На основі аналізу різних способів ослаблення поля знайдено напрям удосконалення схем регулювання швидкості двигунів постійного струму змішаного збудження за допомогою ЭС-ОС перетворювача. Ослаблення магнітного поля ТЕД змішаного збудження пропонується виконувати за допомогою зміни струму в шунтовій обмотці, намагнічуюча сила якої спрямована зустрічно намагнічуючій силі послідовної обмотки. Створено моделі двигуна комбінованого збудження, як на основі спрощеної методики розрахунку магнітних властивостей двигуна, так і на підставі розрахунку магнітного поля методом кінцевих елементів. Розроблено функціональну та електричну принципові схеми випробувального стенду. Розроблено програму досліджень макету тягового приводу. Порівнянням результатів комплексу проведених досліджень та розрахунків на імітаційній моделі встановлено таке: швидкісні характеристики дуже схожі за формою, абсолютна максимальна похибка за частотою обертання становить 8 рад/с, а відносна 5,1 %. Це свідчить про відповідність математичних та імітаційних моделей фізичним процесам у тяговому приводі з системою ослаблення поля на основі ОС-ЭС перетворювача, та про адекватність отриманих за їх допомогою результатів. За результатом порівняльного аналізу роботи тягових приводів з різними системами ослаблення поля, споживання енергії зменшилося на 9,54% за рахунок зменшення втрат на збудження в системі з ослабленням поля ОС-ЭС перетворювачем, що доводить ефективність запропонованих технічних рішень. Подібність результатів комплексу проведених досліджень та розрахунків на імітаційній моделі свідчить про відповідність математичних та імітаційних моделей фізичним процесам у тяговому приводі з системою ослаблення поля на основі ОС-ОС перетворювача та про адекватність отриманих за їх допомогою результатів.