Browsing by Author "Афанасов, Андрій Михайлович"

Now showing 1 - 31 of 31

Автоматизація електрорухомого складу : навчально-методичні рекомендації до виконання контрольного завдання
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2026) Афанасов, Андрій Михайлович; Арпуль, Сергій Вікторович; Шаповалов, Олександр Сергійович
UKR: Навчально-методичні рекомендації призначені для використання студентами денної та заочної форм навчання спеціальності G3 «Електрична інженерія» під час виконання контрольного завдання з дисципліни «Автоматизація електрорухомого складу». Методичні вказівки призначено для студентів другого (магістерського) рівня освіти.
Автоматизація управління системою змащування гребенів коліс локомотивів
(Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту, 1999) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: В роботі розроблено і виготовлено ряд модифікацій систем автоматичного змащування гребенів для локомотивів. Запропоновано методику визначення раціональної величини ступеня зниження інтенсивності зносу гребенів, що забезпечує відсутність технологічного зносу бандажа локомотива.
Автоматизований комплекс для вимірювання температури обмоток тягових електромашин при їх випробуванні на нагрів
(Український державний університет науки і технології, Дніпро, 2024) Афанасов, Андрій Михайлович; Шаповалов, Олександр Сергійович
UKR: Мета. Розробка та впровадження автоматизованих комплексів для випробування тягових електричних машин рухомого складу на сучасному етапі є надзвичайно важливою задачею. Автоматизовані комплекси випробувань надають можливість значно підвищити якість та ефективність проведення тестів на тягові електричні машини. Завдяки використанню передових технологій ці комплекси забезпечують точне збирання та аналіз даних під час випробувань. Одним із основних переваг автоматизованих комплексів є зменшення собівартості та трудовитрат на проведення випробувань. Замість ручного втручання операторів, системи автоматизації можуть виконувати багато завдань автоматично, що дозволяє економити час і знижувати витрати на оплату праці. Методи. Методологічною основою дослідження є аналітичні методи дослідження, що базуються на складанні розрахункової системи диференційних рівнянь на основі прийнятої схеми випробувань, а також розробка алгоритму проведення випробувань на спроектованому стенді. Результати. Запропонований випробувальний комплекс дозволяє проводити випробування колекторних тягових електричних машин, визначати перевищення температури обмоток електричних машин без необхідності їх зупинки. Функціональна схема вимірювального комплексу дозволяє в автоматичному режимі фіксувати параметри випробовуваних електричних машин, а також при необхідності є можливість виведення результатів випробування на комп’ютер з наступним формуванням протоколу випробувань в електронному вигляді. Точність визначення виміряних параметрів забезпечується точністю вимірювальних приладів та алгоритмом роботи вимірюваного комплексу. Наукова новизна. Запропонований автоматизований вимірювальний комплекс є великим кроком у напрямку покращення ефективності та надійності випробувань на нагрівання тягових електричних машин. Однією з його ключових переваг є можливість проводити випробування без зупинки машини, що значно зменшує час та витрати на проведення тестів. Автоматична реєстрація виміряних параметрів дозволяє одночасно фіксувати кілька контрольованих показників, що забезпечує більш повну та об'єктивну оцінку стану електричної машини під час тестування. Цей комплекс не лише полегшує процес випробувань та зменшує витрати часу та ресурсів, але й підвищує надійність отриманих результатів, що є важливим для виробників та операторів транспортних систем. Загалом, автоматизований вимірювальний комплекс відкриває нові можливості для підвищення ефективності та надійності тестування тягових електричних машин, сприяючи подальшому розвитку технологій транспорту. Практична значимість. Впровадження отриманих результатів підприємствами з ремонту тягових електричних машин рухомого складу дозволить знизити матеріальні витрати на проведення ремонтів з одночасним підвищенням якості проведених випробувань.
Автоматизовані системи керування взаємним навантаженням тягових електромашин
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2022) Афанасов, Андрій Михайлович; Арпуль, Сергій Вікторович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Гололобова, Оксана Олексіївна; Голік, Сергій Миколайович
UKR: Мета. Проведення випробувань електричних машин повинно бути максимально об’єктивним і нести дос-товірну інформацію про якість виготовлення або ремонту електричної машини. Під час випробувань зміню-ються параметри сумарної потужності джерел випробного стенда, енергетична ефективність кожного процесу випробування, розбіжності теплових навантажень обмоток якорів та обмоток збудження. Для виконання по-вного обсягу випробування електричної машини необхідно обладнати випробні стенди системами автомати-чного керування процесом взаємного навантаження. У зв’язку з цим у нашій роботі передбачено провести аналіз різних варіантів виконання систем автоматичного керування. Методика. Проведено теоретичні дослі-дження електромагнітних процесів із використанням математичної моделі системи «джерело напруги – тяго-вий двигун», яка дозволяє визначити енергетичні показники електричних машин у всьому діапазоні зміни навантажень і напруги під час випробувань. Для аналізу використано методи теоретичного дослідження й аналітичного розрахунку електричних кіл, теоретичних основ електротехніки, математичного моделювання електричних та енергетичних процесів. Результати. Виконано аналіз раціональних варіантів побудови функ-ціональних схем систем автоматичного керування з різною кількістю джерел живлення, контурів автоматич-ного керування, механічними та електричними перетворювачами потужності. Імітаційне математичне моде-лювання електромагнітних процесів у випробному стенді електричних машин дозволило визначити електри-чні навантаження елементів силового кола двигунів. Розроблено раціональні функціональні схеми систем ав-томатичного керування для випробування різноманітних колекторних електричних машин постійного та пульсувального струму. Наукова новизна. Запропоновано раціональні варіанти побудови випробних стендів з електричними й механічними перетворювачами моменту, що враховують змінні процеси навантаження еле-ктричних машин під час випробування. Виконано аналіз енергетичної ефективності різних варіантів побудови стендів для випробування електричних машин у всьому діапазоні зміни випробних навантажень і напруги джерел живлення в разі використання автоматичної системи керування процесом взаємного навантаження. Практична значимість. Проведені дослідження дозволять розробити рекомендації щодо проєктування авто-матизованих систем керування випробними стендами для поліпшення їх техніко-економічних характеристик, зменшення витрат електричної енергії під час випробувань.
Аналіз енергетичних характеристик перспективних електропоїздів з бортовими накопичувачами електроенергії
(Український державний університет науки і технологій, 2026) Афанасов, Андрій Михайлович; Скачков, Андрій Олександрович
UKR: Мета. Метою наукового дослідження є проведення загального енергетичного аналізу електричної тяги автономного електропоїзда з бортовим накопичувачем електроенергії, який рухається по ділянці зі складним профілем та планом колії. Для автономних електропоїздів з бортовими накопичувачами нормування витрат електроенергії на тягу та оптимізація режимів руху є особливо актуальними. На даний час відомий цілий ряд наукових робіт, в яких зазвичай розглядаються методи нормування витрат електроенергії на тягу на основі результатів тягових розрахунків. Таки методи передбачають наявність кривих руху електропоїзда на дільниці. Задачею даного дослідження була розробка методики нормування витрат електроенергії на тягу без побудови таких кривих, а тільки за параметрами профілю та плану дільниці експлуатації. Дослідження, спрямовані на визначення енергетичних показників експлуатації автономних електропоїздів є актуальними. Методи. Методологічною основою наукового дослідження є загальні теоретичні положення теорії електричної тяги. Аналіз енергетичних характеристик електропоїзду проведено на основі відомих методів визначення питомих опорів руху та питомих витрат електроенергії на тягу. Обґрунтування методики визначення питомих витрат електроенергії на тягу виконано з використанням відомих методів математичного аналізу. Для визначення ступеню коректності запропонованої методики проведено розрахунки витрат електроенергії на тягу для умовної дільниці колії з загальними параметрами профілю та плану колії, що відповідають загальним параметрам реальної дільниці Львів – Мукачеве. Результати. В результаті проведеного аналізу показано, що питомі витрати електроенергії на тягу електропоїздів можуть бути представлені у вигляді функції від питомих опорів руху та приведених до пробігу витрат електроенергії на власні потреби. При цьому повні витрати електроенергії на тягу можуть бути оцінені з достатньою точністю без проведення самих тягових розрахунків, тільки за результатами аналізу профілю і плану колії ділянки. В науковій роботі отримані теоретичні залежності, за допомогою яких може бути проведено оцінка впливу на загальні витрати електроенергії частоти зупинок електропоїзда на дільниці. Зазначено, що обмеження використання рекуперативного гальмування при високих швидкостях руху автономних електропоїздів можуть бути істотними при наявності відповідних обмежень потужності заряду накопичувача електроенергії. Наукова новизна. Вперше запропоновано методику нормування витрат електроенергії на тягу електропоїзда, використання якої потребує наявність лише загальних параметрів профіля та плану колії дільниці експлуатації. Отримані характеристики, використання яких дозволяє визначити додаткові витрати електроенергії, обумовлені використанням механічного гальмування на проміжних зупинках електропоїзду. Практична значимість. Запропонована методика нормування витрат електроенергії на тягу електропоїздів може бути використана при проектуванні автономних електропоїздів з бортовими накопичувачами електроенергії, зокрема – для визначення параметрів самих накопичувачів та перетворювачів енергії.
Визначення енергозаощаджуючих режимів розгону поїздів
(Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ, 2015) Боднар, Борис Євгенович; Капіца, Михайло Іванович; Афанасов, Андрій Михайлович; Кислий, Дмитро Миколайович
UKR: Мета. В сучасних умовах експлуатації рухомого складу актуальним завданням є підвищення ефективності його використання за рахунок зниження витрат енергоресурсів, в тому числі й на тягу поїздів. Цього можливо досягти шляхом створення систем керування потужністю локомотивів, зокрема, використанням режимних карт та бортових апаратно-програмних комплексів. Методика. В статті розглянуто способи рушання з місця та набору швидкості поїзда. Тягові розрахунки з визначенням енергозаощаджуючих траєкторій передбачають пошук раціональної залежності витрат енергоресурсів від часу ходу поїзда. При виборі енергозаощаджуючих траєкторій руху поїзда та при розробці режимних карт ведення поїздів необхідно враховувати змінні параметри, такі як: профіль ділянки, масу складу, серію локомотива та ін. При передачі потужності від первинної силової установки до рушійних колісних пар відбуваються неминучі втрати, які описуються коефіцієнтом корисної дії (ККД). Для більшості елементів передачі локомотива залежності ККД описуються нелінійними рівняннями. Розглянуто отримання енергозаощаджуючої функції управління тягою при рушанні та розгоні з метою зменшення питомих витрат енергоресурсів за рахунок удосконалення алгоритму розрахунку багатоваріантних траєкторій руху поїзда. Запропоновано методику вибору енергозаощаджуючої траєкторії руху при розгоні поїзда та управлінні потужністю електровозів і тепловозів із електричною передачею, в основу якої покладено математичні методи рівномірного пошуку та параметричної оптимізації. Результати. Для змінних параметрів складу та поїзної ситуації побудовано двохпараметричну функціональну залежність управління потужністю локомотива та аналітично визначено ефективність запропонованого алгоритму. Наукова новизна. За результатами роботи авторами отримано енергозаощаджуючу функцію управління тягою, яка залежить від маси складу та ухилу. На відміну від існуючих розробок раціонального ведення поїздів дана функція потребує значно менше машинного часу при високій точності розрахунків, що дає можливість її впровадження в бортову систему керування локомотивом та економії енергоресурсів. Практична значимість. Експериментально визначений вченими алгоритм, який є складовою частиною бортового програмного комплексу визначення енергозаощаджуючих режимів ведення поїздів, сприятиме зниженню витрат енергоресурсів.
Визначення причин порушень у роботі автоматичної локомотивної сигналізації
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2021) Гололобова, Оксана Олексіївна; Буряк, Сергій Юрійович; Гаврилюк, Володимир Ілліч; Маркуль, Руслан Володимирович; Афанасов, Андрій Михайлович; Білухін, Дмитро Сергійович
UKR: Мета. Безпечність перевізного процесу на залізничному транспорті та його безупинна робота значною мірою залежать від надійності роботи засобів залізничної автоматики та зв’язку. Особлива роль у забезпеченні безперервності перевізного процесу залізниць належить системам інтервального регулювання руху поїздів, а також автоматичній локомотивній сигналізації у поєднанні із системами контролю пильності машиніста та автостопом. Тому основною метою нашої статті є детальний аналіз надійності роботи цих систем, щоб мати змогу на базі отриманої інформації корегувати методики обслуговування та вдосконалювати експлуатаційну роботу персоналу. Методика. Для попередження збоїв та відмов у роботі пристроїв автоматичної локомотивної сигналізації проаналізовано статистику відмов усіх пристроїв залізничної автоматики, які можуть призвести до порушень. Визначено найбільш відповідальні пристрої, контроль яких значно вплине на працездатність системи та підвищить надійність роботи в цілому. Результати. Аналіз статистичних даних показав, що основною причиною порушень у роботі системи автоматичної локомотивної сигналізації є вихід із ладу дешифратора, локомотивного фільтра та підсилювача, а основною причиною, що обумовлює несправності, залишається зношеність апаратури. Наукова новизна. Результати розробок, спрямованих на підвищення ефективності та надійності роботи залізничних пристроїв, постійно впроваджують в експлуатаційну практику, автоматизуючи велику кількість технологічних процесів та поліпшуючи показники напрацювання апаратури на відмову. Попри це аналіз роботи пристроїв на залізницях за період 2013–2021 років засвідчив, що на людський фактор, позначений порушеннями технології виконання робіт і недотриманням вимог технологічних карт і посібників з експлуатації, а також неякісним ремонтом і перевіркою приладів на ремонтно-технологічних дільницях, припадає значна частка причин погіршення показників надійності роботи всіх систем залізничної автоматики та розглянутої системи локомотивної сигналізації. Практична значимість. Проведений аналіз показав, що вдосконалення як безпосередньо самих систем і пристроїв залізничної автоматики, так і методів їх перевірки, експлуатації та обслуговування підвищить рівень безпеки та надійності перевезень.
Використання глибокого послаблення збудження для тягових двигунів магістральних електровозів
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2021) Афанасов, Андрій Михайлович; Арпуль, Сергій Вікторович; Білухін, Дмитро Сергійович; Шемет, Андрій Ярославович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Гололобова, Оксана Олексіївна; Маркуль, Руслан Володимирович
UKR: Мета.Ураховуючи необхідність поліпшення експлуатаційних властивостей сучасного магістрального рухо-мого складу, автори передбачають проаналізувати можливості використання більш глибокого регулювання ослаблення збудження. Методика. Виконано аналіз роботи тиристорно-імпульсного перетворювача електропоїзда ЕР200. Установлено, що в режимі розгону на граничній тяговій характеристиці необхідно розглядати дві зони: зону сталого значення сили тяги йзону сталої потужності. Запропоновано методику визначення мінімального значення коефіцієнтаослаблення збудження для різних типів тягових двигунів постійного йпульсувального струму. Для аналізу використано методи теоретичного дослідження йаналітичного розрахунку електричних кіл, теоретичних основ електричної тяги, математичного моделювання електричних та енергетичних процесів. Результати.Проведений комплекс теоретичних досліджень і розрахунків дозволяє підтвердити технічну можливість використання глибокого ослаблення збудження для регулювання швидкості йотримання додаткових безреостатних позицій для рухомого складу з тяговими двигунами постійного йпульсувального струму. Визначено величину мінімального коефіцієнта ослаблення збудження длярізних типів тягових двигунів. Наукова новизна.Удосконалено методику визначення мінімального значення коефіцієнта ослаблення збудження для тягових двигунів магістральних електровозів участинівикористання більш глибокого регулювання магнітного потоку, заміни використання даних експериментальних досліджень теоретичними дослідженнями, суть яких полягає уформуваннінеобхідного виду граничної тягової характеристики за рахунок зменшення мінімально допустимого значення коефіцієнта збудження, що дозволить зменшити витрати електричної енергії. Отримали подальший розвиток дослідження з визначення кількісних показників витратиелектричної енергії для аналізу резервів енергозбереженняна магістральному транспорті. Практична значимість. Результати теоретичних досліджень можуть стати основою для модернізації магістральних електровозів постійного й пульсувального струму із системами глибокого регулювання ослаблення збудження. Проведені дослідження дозволять розробити рекомендації щодо проєктування систем регулювання магнітного потоку тягових двигунів із поліпшеними техніко-економічними характеристиками, які здатні підвищити ефективність перевізного процесу на магістральному транспорті.
Вплив людського фактора на пильність при керуванні транспортними засобами
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Буряк, Сергій Юрійович; Гололобова, Оксана Олексіївна; Сердюк, Тетяна Миколаївна; Афанасов, Андрій Михайлович; Скалько, Віктор Володимирович; Ямбург, Ксенія О.; Білухін, Дмитро Сергійович
UKR: Мета. Метою даного дослідження є пошук шляху вдосконалення системи моніторингу і контролю стану людини, яка приймає безпосередню участь у керуванні транспортними засобами, шляхом запозичення знань і здобутків зі сфери наукових вишукувань в питаннях, що займаються визначенням реакції людини на дію різних факторів впливу, подразнюючих чинників, взаємодії один з одним та технічними засобами, спроможністю до тривалого підтримання працездатності тощо. Методика. Оскільки транспортні перевезення вимагають як високих професійних, так і особистісних навичок, то необхідно розробляти та впроваджувати системи моніторингу й контролю стану людини, які б відповідали запитам здобутків сучасного рівня технічного розвитку. Для визначення факторів впливу на людину проведено аналіз досліджень у цій сфері. Результати. Акцентовано, що кожна людина має, по-перше, власні, притаманні тільки їй, особливості, а по-друге, не може перебувати у двох однакових станах у різні моменти часу. Ураховуючи ці та інші аспекти, слід розробити універсальний підхід до питання визначення та перевірки відповідальності людини за прийняття відповідних рішень. Установлено основні фактори впливу на увагу машиніста. Серед них вагоме місце, окрім фізіологічного, посідає психоемоційний стан, який теж потрібно враховувати. Наукова новизна. Розвиток технологій призводить до нових потреб і надає нові можливості практично у всіх галузях. Однією з таких є вивчення здатностей людини до концентрації уваги, підтриманні зосередженості та фокусуванні на поставленій цілі. Запропонований підхід дозволяє ширше поглянути на питання ролі та місця людини, її інтегрованості в перевізний процес. Практична значимість. Проведений аналіз форм впливу та видів навантаження на різні системи сприйняття людини дозволив окреслити завдання визначення спроможності людини до відповідальних дій під впливом вагомих чинників.
Дослідження режимів потужності в тяговій мережі для забезпечення швидкісного руху
(SPC PC «Technology Center», Kharkiv, 2018) Губський, Петро Вячеславович; Пулін, Микола Миколайович; Кузнецов, Валерій Геннадійович; Друбецький, Антон Юхимович; Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Об’єктом дослідження є режими потужності у системах тягового електропостачання як централізованого, так і розподіленого живлення при запровадженні швидкісного руху. Розпочате впровадження швидкісного руху на електрифікованих залізницях України має низку обмежень у застосовуваній системі тягового електропостачання централізованого живлення. До них можна віднести не тільки неможливість забезпечення необхідного рівня напруги 2,9 кВ, а й низьку ефективність використання агрегатної потужності тягових підстанцій. При цьому застосовувана система тягового електропостачання не дозволяє забезпечити необхідний рівень питомої потужності в тяговій мережі. Застосовувані технічні засоби та заходи для підсилення тягової мережі не дозволяють, в більшості випадків, забезпечити нормативні вимоги до організації швидкісного руху. Аналіз сучасних досліджень показує, що подолання вказаних недоліків можливе за рахунок застосування системи розподіленого живлення тягової мережі. На сьогоднішній день розроблено достатньо варіантів побудови таких систем, але в даній роботі, в якості альтернативного варіанту, розглядалась система з розподілом наявної в системі централізованого живлення агрегатної потужності по міжпідстанційній зоні. При цьому була обґрунтована доцільність зменшення потужності тягової підстанції до рівня 10 МВт. В ході дослідження режимів потужності в порівнюваних системах тягового електропостачання використовувалися результати експериментальних досліджень та імітаційне моделювання режимів роботи порівнюваних систем. При розрахунках враховувались не тільки специфіка тягового навантаження, а й його вплив на навантажувальну здатність контактної підвіски. В результаті такого підходу було показано, що розподілена система тягового електропостачання дозволяє виконати нормативні вимоги щодо забезпечення швидкісного руху. При її застосуванні зменшується витрата електричної енергії на тягу поїздів на 40 %, питома потужність тягової мережі збільшується на 90 %, а коефіцієнт завантаження тягових підстанцій – на 60 %. Запропонований інноваційний підхід до забезпечення необхідного режиму потужності в тяговій мережі дозволяє зберегти існуючу інфраструктуру при організації швидкісного руху на існуючих електрифікованих ділянках постійного струму. Такий підхід враховує різні типи електрорухомого складу, а також дозволяє забезпечити необхідну пропускну здатність залізниць.
Експериментальнi дослiдження енергетичноїефективностi прискорених теплових випробувань тягових електромашин
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Афанасов, Андрій Михайлович; Гулівець, Олексій Миколайович; Попудняк, Юрій Якович
UKR: Випробування на нагрівання тягових електричних машин є найбільш енергоємним. Ураховуючи необхідність вибору раціонального варіантасхеми взаємного навантаженнядлязменшення витрателектри-чної енергії під час випробувань, автори передбачають провестидослідження кількості сумарних корисних енергій джерел живлення стендаза годинного і пускового струму. Методика. Експериментальні досліджен-ня проведенона стенді взаємного навантаження. Якджерелаживлення (вольтододатковамашина йлінійнийгенератор) використанообертові машини. Напругута коефіцієнт ослаблення поля тягових двигунів під час випробувань підтримувалиномінальними. Умовоюрівності кінцевих перевищеньтемператур випробовува-них тягових двигунів для обох режимів було досягнення однакового сумарного опору кола.Для аналізуре-зультатів випробувань використано методи теоретичного дослідження йаналітичного розрахунку електрич-них кіл, теоретичних основ електротехніки, математичного моделювання електричних та енергетичних про-цесів. Результати.Проведений комплекс випробувань на нагрівання тягових двигунів моторвагонного елек-трорухомого складу показав, що витрати електричної енергії за пускового струмуменші на 36% порівняноз годинним режимом навантаження. Випробування на стенді взаємного навантаження підтвердили практич-ну можливість проведення прискорених випробувань тягових електричних двигунів. Наукова новизна.До-ведено, що використання режиму випробування на нагрівання пусковим струмом забезпечує підвищення енергетичної ефективності випробувань та відповідне зменшення загальних витрат електроенергії на прий-мально-здавальні випробування. Намічено подальшідослідженнядлявизначення резервів енергозбереження під час післяремонтних випробувань тягових електричних двигунів магістрального, кар’єрного і примісько-го транспорту. Практична значимість. Результати випробувань можуть стати основою модернізації стендів взаємного навантаження локомотиворемонтних підприємств для теплових випробувань тягових двигунів постійного тапульсувального струму. Проведені дослідженнядозволяють розробитирекомендації щодо проєктування раціональних схем випробних стендівіз підвищеною енергетичною ефективністю системи взаємного навантаження тягових електричних машин, які відрізняються врахуванням коефіцієнтакорисної дії джерел та перетворювачів потужності.
Механічна частина електрорухомого складу залізниць : навчально-методичні рекомендації до виконання курсової роботи
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2026) Афанасов, Андрій Михайлович; Васильєв, В’ячеслав Євгенович; Шаповалов, Олександр Сергійович
UKR: Навчально-методичні рекомендації призначені для використання студентами денної та заочної форм навчання спеціальності G3 «Електрична інженерія» під час виконання контрольного завдання з дисципліни «Механічна частина електрорухомого складу залізниць» освітньої програми «Електровози та електропоїзди». Курсову роботу присвячено оцінці безпеки руху екіпажу електропоїзда в кривій. Об'єктом розрахунків є уніфікований візок моторного вагона електропоїзда. Методичні вказівки містять вихідні дані до курсової роботи, завдання та рекомендації з виконання всіх розділів роботи.
Моделювання електромеханічних характеристик тягових електричних двигунів рухомого складу
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Афанасов, Андрій Михайлович; Скачков, Андрій Олександрович; Кончанін, Станіслав Вадимович
UKR: Мета. Метою наукового дослідження є розробка методики моделювання електромеханічних характеристик тягових електричних двигунів постійного та пульсуючого струму тягового рухомого складу магістрального та промислового залізничного транспорту. Математичне моделювання електромеханічних характеристик тягових електричних машин необхідна умова для проведення тягових розрахунків та дослідження перехідних процесів в тягових електроприводах рухомого складу аналітичними методами. На даний час є ряд наукових робіт, в яких зазвичай розглядаються графоаналітичні методи тягових розрахунків, які обмежують існуючи методи оптимізації режимів руху поїздів. У зв'язку з викладеним вище, можна зробити висновок, що дослідження, спрямовані на моделювання електромеханічних характеристик тягових електричних машин постійного та пульсуючого струму є актуальними. Методи. Методологічною основою наукового дослідження є загальні теоретичні положення та принципи системного підходу теоретичної електротехніки, теорії електричних машин та перетворювачів. Обґрунтування методики визначення коефіцієнтів апроксимуючих залежності питомої електрорухомої сили тягового двигуна від струму збудження виконано з використанням принципів та методів теорії електричних ланцюгів, теорії електричних та магнітних машин, відомих методів математичного аналізу. В якості критерію коректності апроксимації обраний мінімум середнього квадратичного відхилення моделі від оригінальної характеристики. Результати. В результаті проведеного аналізу доведено, що зі всіх відомих аналітичних виразів, за допомогою яких може виконуватися моделювання кривої намагнічування тягових електричних двигунів, найкраще наближення дає вираз у вигляді функції арктангенсу. При моделюванні електромеханічних характеристик реальних тягових електричних двигунів електровозів відносне відхилення від реальних швидкісних характеристик не перевищує два відсотки, що менше, ніж допустиме відхилення частоти обертання тягових електромашин від його номінального значення. При використання запропонованої методики можливе визначення коефіцієнтів апроксимації у рівняннях, що моделюють електромеханічні характеристики тягових електричних двигунів, за типовими параметрами тягової електромашини, без використання самих характеристик. Наукова новизна. Запропоновано зручну та ефективну методику визначення коефіцієнтів апроксимації магнітної характеристики тягових електричних двигунів постійного та пульсуючого струму, яка відрізняється тим, що дозволяє виконувати математичне моделювання електромеханічних характеристик тягових електричних двигунів лише за їх типовими параметрами. Практична значимість. Запропонована методика визначення коефіцієнтів апроксимації магнітної та відповідних електромеханічних характеристик може бути використана при виконанні тягових розрахунків аналітичним методом, при проведенні аналізу перехідних електромеханічних процесів в тягових електричних двигунах, а також для вибору раціональних параметрів систем автоматичного керування тяговим електроприводом
Моделювання області керуючих параметрів в рівнянні руху поїзда при вирішенні задач тягового забезпечення
(Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2018) Арпуль, Сергій Вікторович; Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Специфіка визначення керуючих параметрів рівняння руху в задачах тягового забезпечення полягає у відсутності тягових характеристик і даних про величину маси електровоза.У роботі запропоновано рішення цієї задачі за рахунок вводу відносної маси локомотива і використання універсальних тягових характеристик, отриманих для електровозів з колекторними тяговими двигунами постійного і пульсуючого струму, а також з асинхрон-ним тяговим приводом. В результаті запропоновані аналітичні вирази для визначення основного питомого опору руху і граничної тягової характеристики для всіх зон регулювання потужності основних типів тягових приводів.Запропоновано аналітичну залежність для визначення маси електровоза. Аналіз якої показав, що основними параметрами, що визначають масу електровоза при фіксованій масі складу, є: тип тягового приводу і прискорення поїзда при пусковий швидкості.Основною особливістю отриманих виразів для визначення керуючих параметрів рівняння руху є те, що вони не включають в якості параметра масу складу і електровоза. Це дає можливість рішення поставленої задачі базувати на результатах тягових розрахунків.
Моделювання процесу буксування колісної пари електровоза
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2026) Афанасов, Андрій Михайлович; Кончанін, Станіслав Вадимович; Головко, Роман Дмитрович
UKR: Мета. Своєчасне виявлення та припинення буксування колісних пар електровозів завжди було однією з найбільш актуальних задач залізничного транспорту. Буксування колісних пар електровозів збільшує знос бандажів колісних пар та рейок, підвищує імовірність виходу з ладу тягових електродвигунів, створює аварійні ситуації в експлуатації. Метою даного наукового дослідження є визначення закономірностей розвитку процесу буксування колісної пари електровоза в різних умовах експлуатації шляхом імітаційного моделювання процесу буксування. Методика. Методологічною основою дослідження є загальні принципи системного аналізу, математичного аналізу, моделювання електромеханічних систем, теоретичної механіки та теорії електричної тяги. Комп’ютерне імітаційне моделювання процесу розвитку буксування колісної пари виконувалося за допомогою середовища «Simulink». Результати. В результаті наукового дослідження створено математичну модель процесу буксування колісної пари електровоза, в якій враховано тягову характеристику електроприводу, характеристику зчеплення, фізико-хімічний стан контакту колесо – рейка, моменти інерції складових тягового електроприводу та часові параметри процесу втрати зчіпних якостей. Отримано апроксимуючий вираз, якій з досить високою точністю описує характеристику зчеплення, яку представлено у вигляді залежності безрозмірного коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання поверхні колеса по рейці. Створено імітаційну модель, яка дозволяє моделювати процес буксування колісної пари електровоза в різних умовах експлуатації. В результаті моделювання отримані характеристики трьох варіантів розвитку буксування для реальних параметрів тягового електроприводу та умов експлуатації. Визначені співвідношення, при яких тимчасова втрата зчіпних якостей електровоза приводить до розносного буксування. Наукова новизна. Запропоновано аналітичний вираз та визначені коефіцієнти апроксимації для залежності коефіцієнта зчеплення коліс з рейками від швидкості ковзання поверхонь коліс по рейках. Сформульовані умови, що визначають характер розвитку буксування колісної пари, які можуть бути використанні при розробці принципів автоматичного керування тяговим електроприводом з високою стійкістю проти буксування. Практична значимість. Створена модель дозволяє проводити теоретичні дослідження процесу розвитку буксування колісних пар електровозів в різних умовах експлуатації. Результати таких досліджень можуть бути використані для створення системи автоматичного керування тяговим електроприводом, яка забезпечує підвищення стійкості електровоза проти буксування.
Моделювання процесу зношування колісної пари локомотива та рейки під час буксування у кривій
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2023) Афанасов, Андрій Михайлович; Голік, Сергій Миколайович; Буряк, Сергій Юрійович; Кравчуновський, О. Г.; Федоров, Євген Федорович; Гололобова, Оксана Олексіївна
UKR: Мета. У цій статті передбачено провести аналіз процесу зношування бандажів колісної пари локомотива та рейок у кривих ділянках рейкової колії з використанням формалізації показника зносу гребенів за цикл буксування колісної пари. Методика. У процесі розробки моделі зношування колісної пари локомотива було розглянуто явище буксування під час реалізації тягового моменту та визначено функції швидкості ковзання в точці контакту колеса з рейкою. На основі отриманих функцій запропоновано аналітичний вираз для визначення фактора зносу бандажів і гребенів. Для спрощення практичних розрахунків уведено поняття відносного показника зносу гребеня колісної пари й запропоновано аналітичний вираз для його визначення. Результати. Проведені дослідження показують, що буксування колісних пар локомотивів під час реалізації тягового моменту є одним із вирішальних факторів, який визначає знос гребенів. Істотного зниження результуючого ковзання гребеня під час буксування можна досягти за рахунок зменшення часу спрацьовування пристроїв протибуксувального захисту. Також слід відзначити, що результуюче ковзання зменшується більшою мірою, ніж збільшується швидкодія протибуксувального захисту. Наукова новизна. У цьому дослідженні вперше запропоновано модель процесу зношування бандажів і гребенів колісних пар під час буксування локомотива у кривій, де фактор зносу гребеня колеса представлено у вигляді сумарної робота сил тертя за цикл буксування. Практична значимість. Запропоновану аналітичну модель можна використовувати під час прогнозування ресурсу бандажів колісних пар локомотивів та в разі нормування мас поїздів на ділянках залізниці зі складним планом і профілем колії.
Моделювання фактора зношування гребенів колісних пар локомотивів з урахуванням умов зчеплення
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Афанасов, Андрій Михайлович; Голік, Сергій Миколайович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Мунтян, Антоніна Олександрівна
UKR: Проблема зношування гребенів колісних пар вирішується від моменту виникнення рейкового транспорту протягом багатьох років. Особливо актуальна вона на магістральних залізницях. З метою оцінки впливу умов зчеплення на зношування гребенів коліс локомотивів під час руху рейковою колією у статті запропоновано математичну модель. Вона була отримана на основі кінематичної схеми взаємодії колеса з рейкою. В якості фактора зношування було прийнято роботу сил тертя, яка припадає на одиницю пройденого шляху. Як відомо, фактор зношування гребеня прямо пропорційний відносному ковзанню, яке залежить від умов зчеплення та може бути визначене за значенням відносного ковзання поверхні кочення напрямного колеса та геометричними параметрами вписування в криву. В результаті було отримано модель, яка пов’язує фактор зношування з параметрами кінематичної схеми взаємодії колеса з рейкою та дозволяє врахувати умови зчеплення. Запропонована модель дозволяє вдосконалити моделювання взаємодії колії та рухомого складу і процес проектування пристроїв, які забезпечують зниження інтенсивності зносу гребенів рухомого складу і рейок.
Перетворювач трифазної змінної напруги
(ДП “Український інститут промислової власності”, Київ, 2017) Афанасов, Андрій Михайлович; Друбецький, Антон Юхимович
UKR: Перетворювач трифазної змінної напруги, який містить трифазний некерований випрямляч напруги, підключений входом до трифазної мережі з нейтральним проводом, до виходу якого підключено імпульсний регулятор напруги, причому імпульсний регулятор напруги містить два напівпровідникових ключі та два діоди, з'єднані в загальну схему таким чином, що до позитивного полюса виходу некерованого випрямляча підключено перший вивід першого напівпровідникового ключа, до негативного полюса виходу некерованого випрямляча підключено перший вивід другого напівпровідникового ключа, а другі виводи першого та другого напівпровідникових ключів є відповідно позитивним та негативним полюсами виходу перетворювача трифазної змінної напруги, причому до позитивного виходу перетворювача підключено катод першого діода, анод якого з'єднаний з нейтральним проводом трифазної мережі та катодом другого діода, анод якого з'єднаний з негативним полюсом виходу перетворювача.
Перспективи використання автономних електропоїздів з бортовими накопичувачами електроенергії
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Афанасов, Андрій Михайлович; Линник, Данило Ігорович; Арпуль, Сергій Вікторович; Білухін, Дмитро Сергійович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович
UKR: Мета. Підвищення ефективності пасажирських перевезень на неелектрифікованих дільницях залізниці України шляхом оптимізації структури та створення принципів побудови тягового електроприводу перспективного автономного електропоїзда з живленням тягових двигунів від системи бортових накопичувачів електроенергії. Методи. Методологічною основою дослідження є загальні теоретичні положення і принципи системного підходу теоретичної електротехніки, теоретичної механіки, теорії електричних машин та перетворювачів. Використані основні принципи теорії керування та основи теорії прийняття рішень. Результати. Сформульовані загальні принципи побудови тягового електроприводу перспективного автономного електропоїзда з живленням тягових двигунів від бортових накопичувачів електроенергії. Запропоновано функціональну схему тягового електроприводу перспективного автономного електропоїзда, проведено аналіз роботи електроприводу в режимах тяги та рекуперативного гальмування. Визначені масові показники накопичувачів енергії двох типів, а саме електрохімічних акумуляторів та суперконденсаторів. Сформульовано основні вимоги до системи автоматичного керування тяговим приводом такого електропоїзда. Показано, що в перспективі використання автономних акумуляторних електропоїздів буде технічне можливе та економічно виправдано на неелектрифікованих дільницях Укрзалізниці.
Пристрій для випробування електричних машин постійного струму послідовного збудження
(ДП "Український інститут промислової власності", м. Київ, 2012) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Пристрій для випробування електричних машин постійного струму послідовного збудження, який містить електричні двигун та генератор, вали яких з'єднані між собою, електричне джерело живлення, до якого підключено паралельно обмотка якоря генератора та з'єднані послідовно між собою обмотку якоря двигуна, обмотку збудження двигуна та обмотку збудження генератора, крім того паралельно обмотці збудження двигуна підключено регулятор послаблення збудження.
Підвищення енергетичної ефективності випробувань тягових електромашин
(Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро, 2017) Афанасов, Андрій Михайлович; Шаповалов, Олександр Сергійович
UKR: На даний час існуючі стенди для випробування тягових електричних машин не вирізняються високою енергоефективністю, що призводить до значних витрат електроенергії під час випробувань. В статті наведено результати аналізу впливу струму навантаження тягових електромашин при їх випробуванні на нагрівання на загальні витрати електроенергії на випробування. На прикладі електродвигунів НБ-406 і ДТ-9Н отримані аналітичні і графічні залежності коефіцієнта енергетичної ефективності і часу проведення випробування від струму навантаження. Показано, що збільшення струму навантаження при випробуванні на нагрівання дозволяє суттєво знизити витрати електроенергії, а також зменшити час випробування без зниження його якості. Результати проведених теоретичних і експериментальних досліджень можуть бути використані для зменшення витрат електроенергії і часу під час проведення випробувань тягових електричних машин рухомого складу.
Підвищення енергетичної ефективності електричної тяги вантажних поїздів
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро, 2017) Афанасов, Андрій Михайлович; Арпуль, Сергій Вікторович
UKR: Розглянуто питання щодо підвищення енергетичної ефективності електричної тяги вантажних поїздів за рахунок вибору раціональних режимів ведення поїздів. В результаті багатоваріантних тягових розрахунків отримані аналітичні залежності питомих витрат електроенергії на тягу та власні потреби від технічної швидкості на дільниці. Показано, що економія електроенергії на тягу поїздів з масою, значно меншою розрахункової, може бути досягнена за рахунок відключення частини тягових двигунів.
Розвиток наукових основ та вдосконалення енергоефективних методів випробування тягових електричних машин постійного та пульсуючого струму
(Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, 2013) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Дисертація присвячена розвитку наукових основ та вдосконаленню енерго- ефективних методів випробування тягових електричних машин постійного та пульсуючого струму тягового рухомого складу магістрального та промислового залізничного транспорту. У роботі проблема удосконалення системи приймально-здавальних випробувань тягових електромашин розглядається як омплексна і вирішується шляхом обґрунтування нових принципів визначення раціональних схем та режимів навантажування тягових електромашин. Розроблено принципи синтезу систем взаємного навантажування тягових електромашин постійного та пульсуючого струму, на основі яких визначений повний ряд можливих варіантів схеми взаємного навантажування. Науково обґрунтовано універсальні принципи регулювання режимів взаємного навантажування тягових електромашин. Визначено раціональні схеми та режими взаємного навантажування тягових електромашин, які забезпечують зниження сумарної потужності джерел випробувальної станції, підвищення енергетичної ефективності та якості випробувань
Силовий статичний перетворювач тягового електроприводу електропоїздів змінного струму
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, 2023) Білухін, Дмитро Сергійович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Мета. Підвищення експлуатаційних показників приміських перевезень на залізницях, що електрифіковано змінним струмом за рахунок модернізації тягових статичних перетворювачів електропоїздів ЭР9М. Методи. Методологічною основою дослідження є загальні теоретичні положення і принципи системного підходу теоретичної електротехніки, теорії силових перетворювачів. Використано основні принципи побудови тягових статичних перетворювачів електрорухомого складу залізниць. Результати. Виконано аналіз базових схем випрямлення електропоїздів змінного струму. У якості альтернативної схеми запропоновано впровадження керованої схеми випрямлення на базі чотирьох зонної схеми випрямлення, яка є аналогічною для електровозів, що дозволяє використати більшість з відомих переваг безконтактних систем управління тяговим електроприводом. Обчислені деякі енергетичні показники для схеми з повним керуванням та пів керованої. У результаті порівняння вибрано варіант модернізації на основі пів керованої схеми випрямлення. Визначені необхідні значення пускової потужності трансформатора та коефіцієнти потужності для схем з некерованим, повністю керованим та пів керованим випрямлячами. Пропонується вибір сучасних напівпровідникових елементів для комплектації перетворювачів. Показано, що у разі модернізації схеми випрямляча відсутня необхідність значних капітальних вкладень завдяки збереженню основного тягового трансформатора та тягових двигунів електропоїзда. Практична значимість. Одержані результати можуть бути використані підприємствами, які виконують капітальний ремонт електропоїздів змінного струму.
Система взаємного навантаження тягових електричних машин постійного струму
(ДП “Український інститут промислової власності”, Київ, 2013) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Система взаємного навантаження тягових електричних машин постійного струму містить електричний двигун та генератор, що випробуються, обмотки якорів та збудження яких з'єднано послідовно в замкнутому електричному колі, а вал генератора з'єднано з додатковим приводним двигуном. Вали двигуна та генератора, що випробуються, з'єднані між собою варіатором.
Стенд взаємного навантаження електричних машин постійного струму послідовного збудження
(ДП "Український інститут промислової власності", м. Київ, 2010) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Стенд взаємного навантаження електричних машин постійного струму послідовного збудження містить електричні двигун та генератор, вали яких з'єднані між собою та валом додаткового приводного двигуна. Крім того, обмотки якоря та збудження генератора з'єднані послідовно та підключені до входу трансформатора постійної напруги з коефіцієнтом трансформації, більшим одиниці, до виходу якого підключені обмотки якоря та збудження двигуна, які з'єднані послідовно.
Стенд взаємного навантаження тягових електричних двигунів постійного струму
(ДП "Український інститут промислової власності", м. Київ, 2010) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Стенд взаємного навантаження тягових електричних двигунів постійного струму містить електричний двигун та генератор, що випробуються, вали яких з'єднані між собою та валом додаткового приводного двигуна. Обмотки якорів та збудження з'єднані послідовно в замкнутому електричному колі. Паралельно обмотці збудження двигуна підключено регулятор послаблення збудження.
Стенд для випробування електричних машин постійного струму послідовного збудження
(ДП "Український інститут промислової власності", м. Київ, 2010) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Стенд для випробування електричних машин постійного струму послідовного збудження містить джерело постійної напруги, електричні двигун та генератор, вали яких з'єднані між собою. Обмотки якоря і збудження генератора та джерело постійної напруги з'єднані послідовно та підключені до входу конвертора напруги з коефіцієнтом перетворення менше одиниці, до виходу якого підключені обмотки якоря та збудження двигуна, які з'єднані послідовно.
Стенд для випробування тягових електричних двигунів постійного струму
(ДП "Український інститут промислової власності", м. Київ, 2010) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Стенд для випробування тягових електричних двигунів постійного струму містить електричні двигун та генератор, вали яких з'єднані між собою, а їх якірні обмотки та обмотки збудження з'єднані послідовно і підключені до джерела постійної напруги. Паралельно обмотці збудження генератора підключено регулятор послаблення збудження.
Стенд для випробування тягових електричних двигунів постійного струму (патент 80294)
(ДП “Український інститут промислової власності”, Київ, 2013) Афанасов, Андрій Михайлович
UKR: Стенд для випробування тягових електричних двигунів постійного струму, який містить електричні двигун та генератор, що випробуються, якірні обмотки та обмотки збудження яких з'єднані послідовно і підключені до джерела постійної напруги, крім того, вали двигуна та генератора з'єднані між собою знижувальним варіатором.
Теорія автоматичного керування: навчально-методичні рекомендації до виконання курсової роботи
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Афанасов, Андрій Михайлович; Білухін, Дмитро Сергійович; Арпуль, Сергій Вікторович
UKR: Курсову роботу присвячено розрахунку характеристик системи автоматичного керування та дослідженню її стійкості. Методичні вказівки містять вихідні дані до курсової роботи, завдання та рекомендації з виконання всіх розділів роботи.