Browsing by Author "Плаксін, Сергій Вікторович"

Now showing 1 - 10 of 10

2-х режимний тягово-левітаційний модуль перспективної магнітно-левітаційної транспортної системи
(Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, 2022) Плаксін, Сергій Вікторович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Шкіль, Юрій Володимирович; Голота, Олександр Олександрович; Чуприна, Єгор М.
UKR: Сучасний електрорухомий склад має можливість розвивати швидкості руху понад 500 км/год, що створює умови для конкурентної боротьби з іншими видами транспорту на малих та середніх відстанях. Такі високошвидкісні системи на базі ефекту магнітної левітації можуть використовувати електромагнітну або електродинамічну підвіску. Перша вимагає високої точності побудови шляхової структури та складної системи управління, а друга менш критична до точності побудови шляхової структури та рівня складності системи управління, але ефектний підвіс магнітоплану створюється лише на відносно високій швидкості руху. На початкових, розгінних ділянках поїзди з електродинамічним підвісом підтримуються в робочому положенні за допомогою спеціальних колісних систем, що є суттєвим недоліком. Метою досліджень є визначення можливих схемних рішень шляхового модуля, який може забезпечувати комбінований режим роботи – режим тяги та режим левітації, не тільки у сталому режимі руху, але й на ділянках розгону чи гальмування без використання опорних колісних систем. В статті представлені деякі результати розробки тягового-левітаційного модуля на базі дворежимної шляхової структури, яка може працювати зі зміною полярності (напрямку) магнітного потоку, який взаємодіє з магнітним потоком надпровідних магнітів встановлених на магнітоплані. За результатами досліджень представлені схемні та конструктивні рішення науково-обґрунтованого тягово-левітаційного модуля для магнітнолевітаційної транспортної системи типу Маглев, з можливістю отримувати левітацію магнітоплану на розгінний ділянці.
Аналіз передумов до створення дворежимного тягово-левітаційного модуля другого покоління
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Муха, Андрій Миколайович; Плаксін, Сергій Вікторович; Устименко, Дмитро Володимирович; Шкіль, Юрій Володимирович; Кітаєв, Олег Валерійович; Антонюк, Андрій П.
UKR: Мета. Робота спрямована на формування концепції дворежимного тягово-левітаційного модуля як базового елемента ефективної системи синхронізованого управління рухом і підвісом магнітоплана та аналіз передумов до його створення. Методика. Вивчено особливості функціонування та управління основними підсистемами наявного магнітолевітаційного транспорту, їх інженерні рішення в частині лінійного тягового електроприводу та магнітного підвішування. Використано теорії та методики електричної тяги, електричних машин, електротехніки, електроніки для модифікації структури та параметрів тягового лінійного приводу, системи магнітного підвішування та способів управління тягово-левітаційною системою магнітоплана. Результати. Поточна реалізація магнітолевітаційних транспортних систем являє собою поетапно модернізовані класичні підходи, які були доступні ще в кінці минулого сторіччя. Водночас прогрес у відновлювальній енергетиці, мікроелектроніці, низькотемпературній техніці, радіонавігації створив підґрунтя для розробки наступного покоління магнітолевітаційного транспорту, основою якого є базовий дворежимний тягово-левітаційний модуль з енергозабезпеченням від фотоелектричних перетворювачів. Показано, що поліпшення магнітолевітаційної технології можливо досягнути шляхом сутнісної інтеграції та взаємоузгодженої комбінації двох способів створення магнітної левітації – електромагнітної (EMS) та електродинамічної (EDS) – завдяки використанню принципово іншої архітектури побудови Maglev-траси – не з довгих секцій із трифазними силовими обмотками, а з дискретних модулів, які здатні виконувати задачі створення рушійної сили (режим тяги) та магнітної підвіски, причому у всьому діапазоні доступних швидкостей. Аналіз доступних сьогодні технологій дає впевненість, що створення дворежимного тягово-левітаційного модуля, як і відповідної системи управління рухом потяга, є цілком розв’язуваною задачею. Наукова новизна. Отримані результати дозволяють підвести наукове підґрунтя для розвитку та вдосконалення процесу створення ефективного та конкурентоспроможного магнітолевітаційного наземного транспорту наступного покоління. Практична значимість. Побудова Maglev-транспортної системи з використанням типових дворежимних тягово-левітаційних модулів гібридного типу дозволить, по-перше, суттєво поліпшити енергетичні показники такого виду транспорту за рахунок локального розміщення фотоелектричних перетворювачів і модулів, що дасть скорочення втрат на передачу енергії, а також використання відновних джерел енергії (фотоелектрична розподілена енергосистема), по-друге, спростити конструкцію шляхової структури за рахунок інтеграції функцій створення левітації та тяги в одному вузлі, а по-третє, зменшити капітальні та експлуатаційні витрати шляхом використання уніфікованого базового модуля.
Дослідження динамічних показників шляхової котушки натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Чуприна, Єгор Михайлович; Муха, Андрій Миколайович; Бондар, Олег Ігорович; Плаксін, Сергій Вікторович; Устименко, Дмитро Володимирович; Голота, Олександр Олександрович
UKR: Мета. Основна ідея роботи полягає в експериментальному дослідженні динамічних показників шляхових котушок натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту з подальшим порівнянням їх характеристик для обґрунтованого вибору раціональної котушки за такими критеріями як: час наростання струму та сили тяги. Методика. Досліджування були виконані експериментальним шляхом. Спеціально для цих потреб було розроблено стенд для визначення динамічних показників шляхових котушок. До основних динамічних показників відносимо: час наростання струму у котушці, до допоміжних: силу тяги та температурні режими. Вимірювання часових характеристик, зокрема наростання струму, здійснювались за допомогою осцилографа, сила тяги визначалася методом поступового навантаження платформи, встановленої на левітуючому магніті, немагнітним вантажем. Температурні режими були зафіксовані за допомогою тепловізора. Під час роботи було досліджено чотири типи котушок, які відрізняються між собою такими показниками як: діаметр дроту, кількістю витків, електричним опором та індуктивністю. Для кожної з котушок проводились серії вимірювань з урахуванням зміни шпаруватості електричного сигналу. Такий підхід дозволив оцінити вплив шпаруватості електричного сигналу на режими роботи та динамічні показники досліджуваних котушок. Результати. В результаті проведення експериментального дослідження отримано часові характеристики чотирьох зразків шляхових котушок для натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту, зокрема, час наростання струму, величини сили тяги, а також температурні режимі під навантаженням. Встановлено, що котушка з маркуванням «А» характеризується відносно високими динамічними показниками, а саме: найменшим часом виходу на свій робочий режим, який становить 0,4 с, найбільшою силою тяги, яка становить 1,39 Н. В цілому ці показники дозволяють визначити котушку з маркуванням «А» як найбільш раціональний варіант для використання у натурній моделі. Наукова новизна. Створені передумови для подальшого формування характеристик натурної моделі двохрежимного магнітолевітаційного модулю. Вперше отримані динамічні показники шляхової котушки для натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту під час лабораторного дослідження її експериментальних зразків. Практична значимість. За результатами досліджень розроблена методика, яка полягає у становленні зв’язку між конструкційними параметрами котушки та її динамічними показниками, що дає змогу встановити раціональні параметри шляхової котушки. Визначено параметри електродинамічного процесу, зокрема, час наростання струму, величину сили тяги, а також проаналізовано температурні режимі роботи котушки в умовах експериментального навантаження.
Дослідження процесів у колі тягового конденсатора моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Голота, Олександр Олександрович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Плаксін, Сергій Вікторович
UKR: Мета. Високошвидкісний магнітолевітаційний транспорт (маглев), побудований за принципом електродинамічного підвішування, має особливості у вигляді великих секцій обмоток шляхових котушок. Через це виникає потреба в дослідженні електричних процесів у колах цих котушок для підвищення ефективності енергетичних показників такого виду транспорту. Дослідження електричних процесів у колах шляхової енергоустановки дозволяє обґрунтувати передумови для створення розподіленої системи накопичення та передачі енергії. Енергоустановка складається з окремих підсистем, серед яких є блок первинного накопичення енергії, блок розподілення енергії, а також тяговий модуль. Основна мета цього дослідження полягає у визначенні характеру перехідних процесів у блоці розподілення енергії та отриманні характеристик процесу розрядження тягового конденсатора. Методика. Проведено моделювання електричного кола, яке б відповідало потребам відповідного блока розподілення енергії шляхової структури для необхідних умов роботи системи руху маглева – керівних імпульсів із різною комбінаторикою. У процесі дослідження використано комп’ютерне моделювання фізичних систем у програмному середовищі Scilab. Результати. Проведено огляд наявних досліджень обґрунтовано актуальність дослідження шляхової енергоустановки високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту. Наведено основні математичні залежності електричних кіл з ємнісними та індуктивними елементами. Створено структурне зображення індуктивної ділянки системи руху маглева з тяговим модулем: тягові котушки та конденсатор, а також блок «перетворювач – імпульсний сигнал». Створено дієвий інструмент аналізу перехідних процесів. Наукова новизна. Уперше запропоновано структурну та елементну реалізацію блока розподілення енергії для шляхової енергоустановки високошвидкісного наземного транспорту. Отримано часові залежності, які описують процеси в запропонованій системі під час виконання принципів імпульсного керування тяговими котушками. На підставі аналізу характеру перехідних процесів у колі тягового конденсатора запропоновано напрями подальшого розвитку цієї енергоустановки. Практична значимість. Результати роботи створюють підґрунтя для подальших досліджень та розробки експериментально-дослідних моделей (випробувального стенда) маглева, щоб отримати нові співвідношення та характеристики, які дозволять підтвердити ефективність і працездатність нового принципу керування запропонованою системою.
Дослідження системи первинного накопичення електричної енергії тягового фотоенергетичного модуля
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Чуприна, Єгор Михайлович; Муха, Андрій Миколайович; Бондар, Олег Ігорович; Плаксін, Сергій Вікторович
UKR: Мета. Основна ідея роботи полягає у тому, що електрична енергія, яку генерують фотоелектричні установки, малими частинами надходить до ємнісних накопичувачів енергії малої потужності, а далі ці «порції» енергії надходять в один спільний, так званий тяговий накопичувач. Дослідження спрямоване на отримання часових діаграм зміни струму та напруги в запропонованій системі. Методика. Проведено огляд світової літератури щодо теми роботи. За основу цього дослідження взято аналіз перехідних процесів в електричних колах системи, під час передачі енергії від фотоенергетичного модуля до тягового конденсатора під дією різ-них сигналів керування: послідовного, паралельного, суміщеного. Основним методом досліджень є імітаційне комп’ютерне моделювання. Для моделювання роботи системи накопичення електричної енергії використано програмне середовище Scilab. Результати. Доведено актуальність дослідження та розробки системи первин-ного накопичення електричної енергії з використанням тягового фотоенергетичного модуля. Установлено ключові математичні залежності між параметрами складових елементів електричних кіл. Запропоновано структуру ділянки з накопичувачами електричної енергії з тяговими фотоенергетичними модулями, а також блоком «перетворювач – імпульсний сигнал». Отримано графічні характеристики перехідних процесів, які відбувалися під час передачі енергії від ємнісних елементів малої потужності до ємнісного елемента великої потужності (тягового конденсатора). Наукова новизна. Уперше отримано графічні залежності передачі енергії між елементами системи, що дозволяє провести обґрунтований вибір параметрів цих елементів. Також вперше отримано часові залежності, які описують закон керування процесом передачі енергії між ланками системи, що дозволить визначити раціональні режими її роботи. Практична значимість. За результатами досліджень відкриваються нові можливості в дослідницькій сфері при розробці масштабних експериментальних моделей шляхової структури маглева в разі впровадження системи розподільного первинного накопичення електроенергії в тяговому фотоенергетичному модулі.
Комбінована система синхронізованого керування рухом і підвісом магнітоплана
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2022) Муха, Андрій Миколайович; Плаксін, Сергій Вікторович; Погоріла, Любов М.; Устименко, Дмитро Володимирович; Шкіль, Юрій Володимирович
UKR: Основною метою цієї роботи є формування концептуальних підходів до побудови ефективної ін-тегрованої системи синхронізованого керування рухом та підвісом магнітолевітаційного транспортного за-собу – магнітоплана. Методика. У ході дослідження використано метод одночасного керування рухом і підвісом магнітолевітаційного транспортного засобу, взаємоузгоджене застосування обох способів левіта-ції – електромагнітного та електродинамічного – через індивідуальне керування енергопостачанням кожної шляхової котушки. Результати. Обґрунтовано концептуальні принципи керування тягово-левітаційною си-стемою в гібридному режимі її роботи. Розкрито взаємодію шляхової структури та транспортного засобу на електродинамічному підвісі з лінійним приводом, висвітлено особливості реалізації силової частини. Наукова новизна. Показано, що значного поліпшення магнітолевітаційної технології можна досягнути за-вдяки взаємоузгодженій комбінації електромагнітного й електродинамічного способів левітації та викорис-тання принципово іншої побудови маглев-траси – не із довгих секцій з трифазними силовими обмотками, а з дискретних коротких котушок, які одночасно є і тяговими котушками лінійного двигуна, і складовим елементом (навантаженням) сонячної шляхової енергоустановки (СШЕУ), розміщеної уздовж шляхопрово-ду. До складу СШЕУ входять фотоелектричний модуль (сонячна батарея), що перетворює сонячну енергію в електроенергію, накопичувач та інвертор. Така будова робить можливим незалежне, автономне живлення кожної шляхової котушки та автономне керування нею з перемиканням або в тяговий режим, або в режим левітації. Концепція керування полягає в тому, щоб кожна шляхова котушка могла брати участь як у ство-ренні статичного підвісу за рахунок взаємодії магнітного поля бортового надпровідного магніту та магніт-ного поля шляхових котушок під час подачі на них постійного струму певної величини, так і динамічного підвісу в процесі руху поїзда в результаті взаємодії магнітного поля бортового надпровідного магніту та магнітних полів, створюваних у шляхових котушках струмами, що надходять до них під час перетину магні-тних полів бортового надпровідного магніту. Практична значимість. Використання такої комбінованої системи керування рухом та підвісом магнітоплана призведе до якісного поліпшення маглев-технології, збі-льшення ефективності та надійності високошвидкісного наземного транспорту на основі електродинамічної левітації з використанням надпровідних магнітів.
Концепція високоточної системи управління магнітолевітаційним транспортом на основі фазового методу
(Видавничий дім “Гельветика”, 2026) Плаксін, Сергій Вікторович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Шкіль, Юрій Володимирович
UKR: Дана робота присвячена вирішенню актуальної проблеми сталого розвитку транспортної інфраструктури країни шляхом впровадження технологій магнітної левітації. Авторами цей вид транспорту розглядається не просто як засіб пересування, а як високоефективну екологічну альтернативу сучасним логістичним системам, що вичерпали свій ресурс енергоефективності. У роботі обґрунтовано концепцію високоточної інформаційно-управляючої навігаційної системи високошвидкісного наземного магнітолевітаційного транспорту на основі методу вимірювання фазових співвідношень між сигналами рухомого і нерухомого прецизійних НВЧ-генераторів. Запропонована система дозволяє вирішувати задачу визначення положення магнітоплану на трасі, а також контролювати величину поперечного зміщення транспортного засобу і його вертикального зазору відносно шляхової структури. Перевагою даної навігаційної системи є її сутнісна інтеграція в систему управління 2-х режимним тягово-левітаційним модулем, що є основою шляхової структури енергозабезпечення якої здійснюється екологічно чистою, автономною від загальних мереж, розподіленою фотоелектричною енергосистемою. Наукова новизна дослідження полягає у створені синергетичної моделі, яка об’єднує в єдиний комплекс магнітну левітацію, фотоелектричні системи генерації електричної енергії та передову фазометричну радіонавігацію. Указаний підхід дозволяє розв’язати проблему енергетичної ефективності, безпеки руху та точності позиціонування високошвидкісного рухомого складу. Впровадження результатів дослідження дозволить радикально трансформувати існуючі логістичні процеси, забезпечивши надвисокі швидкості транспортування при мінімальному техногенному впливі на екосистеми. Робота пропонує готовий фундамент для створення енергонезалежних, безпечних та високошвидкісних транспортних магістралей майбутнього.
Метод оперативного контролю та управління електрохімічним накопичувачем енергії у складі систем електрозабезпечення транспортних засобів
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2021) Плаксін, Сергій Вікторович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Житник, М. Я.; Левченко, Р. Ю.; Чуприна, Є. М.; Голота, Олександр Олександрович
UKR: Мета. Основною метою нашої статті є розробка методу раціонального управління динамічними режимами роботи електрохімічних накопичувачів енергії для підвищення ефективності їх експлуатації у складі систем енергозабезпечення транспортних засобів. Методика. Автори провели огляд світової літератури з теми роботи. Систематизували та класифікували наявні методи управління електрохімічними накопичувачами енергії. Відзначили особливості та можливості їх застосування з урахуванням специфіки експлуатації на транспортних засобах, для яких характерні динамічні режими з непередбачуваними змінами енергетичного балансу, обумовленими неконтрольованими недозарядами та перезарядами. Проведений аналіз наявних методів управління показав, що їх загальним недоліком є використання як інформаційних параметрів для контролю та управління режимами роботи таких параметрів накопичувача, як напруга та робочий струм, значення яких не відповідають поточному енергетичному стану накопичувача у зв’язку зі швидкоплинністю перехідних електрохімічних процесів під час роботи в динамічних режимах. Зроблено висновок про необхідність урахування енергетичних параметрів накопичувачів у процесі управління динамічними режимами, які найбільш повно та об’єктивно відображають його працездатність. Показано перевагу імпульсних методів управління накопичувачами в динамічних режимах роботи перед постійно струмовими методами. Результати. Автори обґрунтували та експериментально підтвердили багатофункціональність розробленого гальваностатичного методу, що дозволяє одночасно проводити контроль поточного енергетичного стану накопичувача та оперативне управління динамічними режимами його роботи із застосуванням спільного критерію контролю та управління–коефіцієнта використання активних матеріалів, інформаційним еквівалентом якого є величина площі під кривою деполяризації на сигналі відгуку накопичувача на тестовий імпульс. Наукова новизна. Уперше запропоновано поєднати функції контролю поточного енергетичного стану накопичувача та оперативного управління динамічними режимами його роботи із застосуванням коефіцієнта використання активних матеріалів. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для забезпечення оптимального режиму експлуатації накопичувачів енергії у складі систем електропостачання транспортних засобів.
Обґрунтування застосування розподіленої мережі фотоелектричних перетворювачів для живлення лінійного двигуна магнітолевітаційного транспорту
(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Інститут промислових та бізнес технологій≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2024) Плаксін, Сергій Вікторович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Доскоч, Володимир Ігорович; Сандул, Тарас Анатолійович; Куліков, Сергій Миколайович
UKR: Сучасний високошвидкісний транспорт є основою сталого економічного та соціального розвитку держави, суспільства з дотримання вимог екологічності. Обґрунтована концепція енергозабезпечення лінійного двигуна магнітолевітаційного транспорту від розподіленої мережі фотоелектричних перетворювачів. Запропонований базовий силовий елемент шляхової енергетичної установки у вигляді завершеного вузла до складу якого входять сонячна панель, накопичувач та інвертор, що працює на навантаження у вигляді «короткої» шляхової котушки. Застосування «короткої» шляхової котушки дозволяє зменшити втрати електричної енергії, оскільки тягове зусилля формується лише в зоні взаємодії із рухомою одиницею, до незадіяних ділянок шляхової структури енергія не передається. За рахунок зменшення довжини робочої ділянки суттєво підвішуються інші енергетичні показники системи у цілому, зокрема коефіцієнт потужності та коефіцієнт корисної дії. Зменшення довжини робочих ділянок в умовах високих швидкостей рухомого складу призведе до підвищення вимог надійності та швидкодії шляхових вимикачів. Шляхові вимикачі створюються на базі силових напівпровідникових ключів, які керуються сучасними мікроконтролерами. Ефективність запропонованої структури залежить від сонячної активності в регіоні розташування транспортної артерії. Оціночні показники сонячної активності дозволяють стверджувати, що вагові показники рухомого складу, що має рухатися по колії з «короткою» секції, відповідають наявним ресурсам.
Система живлення 2-х режимного тягово-левітаційного модуля шляхової структури високошвидкісного маглев-транспорту
(Український державний університет науки і технологій, 2026) Плаксін, Сергій Вікторович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Шкіль, Юрій Володимирович; Кітаєв, Олег Валерійович
UKR: Мета. Метою роботи є вибір та обґрунтування структури системи живлення 2-х режимного тягово-левітаційного модуля (ТЛМ) шляхової структури покращеної високошвидкісної магнітолевітаційної транспортної системи з урахуванням особливостей генерації, накопичення, зберігання та розподілу енергії з застосуванням в ній фотовольтаїчних перетворювачів. Методика. В процесі роботи над матеріалом використовувались методи аналізу і синтезу для вивчення наукових робіт щодо енергозабезпечення транспортних систем на магнітній левітації, електротехніку та електроніку для модифікації структури та параметрів системи електропостачання 2-х режимного тягово-левітаційного модуля. Особливу увагу приділено питанню застосування технології водневих паливних елементів. Результати. Кроткий 2-х режимний тягово-левітаційний модуль є основним і універсальним модулем для побудови шляхової структури покращеної високошвидкісної магнітолевітаційної транспортної системи. Система живлення такого модуля повинна відповідати найвищим вимогам як до енергетичної ефективності так і до надійності та безвідмовності його роботи. В роботі запропоновано автономне джерело живлення 2-х режимного тягово-левітаційного модуля де в якості первинної енергії використовується енергія сонця. Для вирішення проблеми коливань сонячної інсоляції на протязі доби, року до структури вводиться гібридний накопичувач енергії, що має дві незалежні системи ‒ основну на літійіонних акумуляторах в поєднанні з суперконденсатором і резервну з використанням технології водневих паливних елементів. Такий підхід здатен забезпечити: безперебійне живлення ТЛМ не залежно від погодних умов; подачу короткого високоенергетичного імпульсу в котушки ТЛМ в момент, що визначається положенням магнітоплану відносно траси; реконфігурацію котушок ТЛМ у відповідності до режиму роботи (тяга чи левітація); енергоефективність за рахунок живлення тільки тієї ділянки траси над якою в даний момент знаходиться магнітоплан; високу надійність функціонування та відмовостійкість енергосистеми через наявність резервної системи на базі регенеративного паливного елементу. Наукова новизна. В роботі обґрунтовано концепцію побудови системи енергозабезпечення траси високошвидкісного маглев-транспорту. Основою покращення енергетичних показників транспортної системи є інтеграція автономного гібридного джерела живлення на фотовольтаїчних перетворювачах в 2-х режимний тягово-левітаційний модуль. Практична значимість. Практичним аспектом роботи є розширення області застосування технології водневих паливних елементів системою зберігання енергії автономного джерела живлення траси високошвидкісного маглев-транспорту.