Browsing by Author "Шаповалов, Олександр Сергійович"

Now showing 1 - 9 of 9

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.
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.
Аналіз теплових процесів, що протікають в тяговихелектромашинах при випробуванні на нагрівання
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Шаповалов, Олександр Сергійович; Афанасова, А. А.; Потапчук, Ірина Юріївна
UKR: Мета. Відомо, що під час приймально-здавальних випробувань, які проводяться відповідно до вимог ДСТУ ГОСТ 2582:2017, теплове навантаження обмоток двигунів і генераторів може суттєво відрізнятися, що впливає на точність отриманих результатів. Сам характер теплового навантаження значною мірою залежить від схеми випробувань та способу покриття втрат потужності в електромашинах. Дослідження теплових процесів, що відбуваються в обмотках тягових електромашин під час їх випробувань на нагрівання є своєчасними та актуальними. Метою наукового дослідження є розробка та наукове обґрунтування методу оцінки ступеня розходження теплових навантажень обмоток якорів та обмоток збудження пари взаємно навантажених випробуваних тягових електромашин, Методи. Аналіз теплових процесів в активних частинах тягових електромашин під час їх випробування на нагрів виконано з використанням теорії нагрівання однорідного твердого тіла та відомих методів розрахунку теплових схем. Результати. Встановлено, що тепловий потенціал обмоток електромашин визначаються як електричними втратами потужності в обмотках, так і магнітними втратами потужності в магнітопроводі. Було розглянуто вплив кожного виду втрат на перегрів обмоток, а також запропоновано спрощену теплову схему заміщення для якісного аналізу цих процесів. Дослідження показали, що електричні втрати мають домінуючий вплив на формування теплового потенціалу обмоток, тоді як вплив магнітних втрат є значно меншим – відношення відносного коефіцієнта впливу електричних втрат до коефіцієнта впливу магнітних втрат дорівнює трьом. Запропоновано методику визначення ступеня впливу перевантаження або недовантаження за струмом і магнітним потоком на температуру обмоток якоря. Методика враховує параметри втрат у годинному та тривалому режимах роботи тягових електромашин. Окрему увагу приділено складнощам розрахунку нестаціонарних теплових процесів та можливості їх якісного аналізу за допомогою спрощених моделей. Наукова новизна. Запропоновано науково обґрунтований метод оцінки ступеня розходження теплових навантажень обмоток якорів та обмоток збудження пари взаємно навантажених випробуваних тягових електромашин, яке визначає якість випробування. Отримано графічні залежності питомого перевищення температури якоря випробуваного двигуна від питомих втрат у міді та сталі, зокрема для тягового двигуна НБ-406. Отримані результати свідчать про адекватність запропонованої методики та її відповідність реальним умовам випробувань. Практична значимість. Отримані в роботі наукові результати можуть бути використані при вдосконаленні методів теплових випробувань тягових електромашин. Їх використання дозволяє підвищити точність оцінки теплових процесів в електромашинах та забезпечити їх відповідність експлуатаційним умовам та підвищити якість випробувань. Запропоновану методику може бути використано як один із критеріїв вибору раціонального варіанту схеми взаємного навантаження.
Визначення раціонального режиму взаємного навантаження тягових двигунів магістральних електровозів
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2022) Арпуль, Сергій Вікторович; Афанасов, Андрей Михайлович; Білухін, Дмитро Сергійович; Васильєв, В'ячеслав Євгенович; Шаповалов, Олександр Сергійович; Буряк, Сергій Юрійович
UKR: Реальний стан багатьох наявних станцій із випробування тягових електромашин не відповідає су-часним вимогам щодо організації ремонту й технічного контролю. На більшості таких станцій використову-ють стенди взаємного навантаження з низькою енергетичною ефективністю. Основною метою роботи є ви-значення раціонального режиму навантаження тягових електромашин, який забезпечить зниження сумарної потужності джерел живлення випробувальної станції та підвищення енергетичної ефективності і якості ви-пробувань. Методика. Методологічною основою роботи є загальні теоретичні положення й принципи систе-много підходу теоретичної електротехніки, теоретичної механіки, теорії електричних машин та перетворюва-чів. Обґрунтування енергетичних та електромеханічних принципів взаємного навантаження тягових електро-машин виконано з використанням основ узагальнення й систематизації фізичних величин і понять, теорії еле-ктричних кіл, теорії механічних систем, теорії електричних машин. Аналіз теплових процесів та енергетичних показників системи випробування електромашин виконано з використанням теорії нагрівання однорідного твердого тіла та відомих методів розрахунку теплових схем. Результати теоретичних досліджень підтвер-джено експериментально. Результати. Проведений аналіз виразу для визначення коефіцієнта енергетичної ефективності нагрівання обмоток тягових електромашин, отриманого в роботі, показує, що найбільш раціо-нальними під час випробувань на нагрівання тягових двигунів електрорухомого складу магістрального тран-спорту є пусковий струм. Використання цього струму навантаження дозволяє знизити витрати електроенергії на випробування на 20–30 % (порівняно з годинним режимом) без зниження якості випробувань, а також зменшує час випробувань на нагрівання в 3 – 4 рази. Наукова новизна. Науково обґрунтовано доцільність проведення випробувань на нагрівання тягових двигунів магістрального електрорухомого складу за струму навантаження, який дорівнює струму пускового режиму, що забезпечує підвищення енергетичної ефективно-сті випробувань та відповідне зменшення загальних витрат електроенергії на приймально-здавальні випробу-вання. Запропоновано метод аналітичного визначення вагових коефіцієнтів впливу на перевищення темпера-тури обмотки якоря електричних втрат, використання якого дозволяє оцінити вплив режимів взаємного нава-нтаження випробовуваних тягових електромашин на ступінь розбіжності теплових навантажень обмоток їх якорів. Практична значимість. Визначення раціональних режимів взаємного навантаження тягових елект-ричних машин дозволяє зменшити витрати електроенергії та скоротити час на проведення їх випробувань на нагрівання. Крім того, стає можливим запропонувати спосіб оцінювання якості приймально-здавальних випро-бувань тягових електричних машин, у якому враховано ступінь розбіжності теплових навантажень обмоток.
Випробування асинхронних трифазних двигунів
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Шаповалов, Олександр Сергійович; Карасьов, О. П.
UKR: Проведено огляд методів післяремонтної перевірки трифазних асинхронних двигунів в умовах ремонтних цехів локомотивних депо підкреслює необхідність впровадження спеціалізованих стендів для проведення післяремонтних випробувань з метою підвищення якості проведення ремонту, зменшення кількості відмов в роботі допоміжного обладнання, і за рахунок цього підвищення безпеки руху залізничного транспорту в цілому. Проаналізовано сучасний стан розвитку напівпровідникової та мікропроцесорної техніки, який дозволяє реалізувати живлення випробовуваного асинхронного двигуна в широкому діапазоні живлячих частот, що в свою чергу дозволяє побудувати універсальні стенди для випробування трифазних асинхронних двигунів. Вартість перетворювачів частоти знаходиться на економічно прийнятному рівні. Виконаний аналітичний огляд можливих схем взаємного навантаження при випробовуванні трифазних асинхронних двигунів. Схеми можуть бути побудовані як з використанням статичного перетворювача частоти, так і без нього. Подано коротку характеристику кожної моделі, із зазначенням як переваг так і недоліків кожної окремої схеми. Як видно з характеристики, схеми з використанням статичних перетворювачів частоти вирізняються вищою енергоефективністю, дозволяють проводити випробування в широкому діапазоні живлячих частот, в свою чергу вартість стенду з використанням статичного перетворювача буде вищою. Схеми без перетворювача частоти вирізняються низькою вартість, але й низькою енергоефективністю, можливістю проводити випробування лише на частоті живлення мережі та високим рівнем споживання реактивної потужності. Пропонується прийняти до уваги викладений матеріал при проектуванні стендів взаємного навантаження трифазних асинхронних електродвигунів з подальшим техніко-економічним обґрунтуванням вибраної схеми.
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.
Модель системи для випробування допоміжних електромашин тягового рухомого складу
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, 2023) Шаповалов, Олександр Сергійович
UKR: Мета. Розробка та впровадження енергоефективних схем випробування допоміжних електричних машин рухомого складу вимагає проведення математичного моделювання з метою визначення найбільш раціональної схеми з точки зору якості проведених випробувань, а також мінімізації енерговитрат на проведення самих випробувань. Методи. Методологічною основою дослідження є аналітичні методи дослідження, що базується на складанні розрахункової системи диференційних рівнянь, розв’язуючи які, можна визначити параметри схеми взаємного навантаження. Результати. З огляду на те, що система взаємного навантаження є достатньо складною для розв’язання системою, в роботі було виконано розкладання системи на більш прості схеми заміщення електричної і механічної частини. На основі схем заміщення було створено систему диференційних рівнянь, яка дозволила створити модель системи взаємного навантаження з трьома вхідними і трьома вихідними параметрами. Розроблену модель достатньо легко можливо реалізувати в спеціалізованих програмних середовищах, наприклад, SIMULINK за допомогою стандартних вбудованих блоків. Наукова новизна. Запропоновано раціональну схему випробування допоміжних машин методом взаємного навантаження, з покриттям втрат від одного джерела електричної потужності. Практична значимість. Впровадження отриманих результатів підприємствами з ремонту допоміжних машин рухомого складу дозволить знизити матеріальні витрати на проведення ремонтів з одночасним збереженням якості проведених випробувань.
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.
Система взаємного навантаження допоміжних електричних машин з покриттям втрат від джерел механічної потужності
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2023) Шаповалов, Олександр Сергійович
UKR: Мета. Підвищення рівня безпеки, зниження собівартості утримання рухомого складу на сьогодні є актуальною проблемою залізниць України. Наявні стенди з випробування допоміжних машин, як правило, побудовані за схемою з безпосереднім навантаженням випробуваної електричної машини і не відповідають сучасним вимогам щодо якості та енергоефективності проведення випробувань. У зв’язку з цим виникає необхідність проєктування енергоефективних стендів із випробування допоміжних машин електрорухомого складу. Методика. Для досягнення мети використано аналітичний метод дослідження, визначення оптимальної структури стенда. У роботі розглянуто діаграму балансу напруг у системі взаємного навантаження. Окремо наведено розрахунки, на основі яких побудовано розрахункові схеми електричної та механічної час-тини стенда, за допомогою ж розрахункових схем визначено умови покриття всіх втрат у системі взаємного навантаження. Результати. У ході проведених досліджень було отримано рівняння балансу потужностей у системі взаємного навантаження. На основі складених рівнянь побудовано модель системи взаємного на-вантаження з покриттям усіх втрат від одного джерела механічної потужності. Основною перевагою розробленої моделі є те, що вона може бути реалізована як методом числових розрахунків за складеними системамм рівнянь, так і за допомогою об’єктно-орієнтованого програмування у спеціалізованих програмних комплексах. Наукова новизна. Запропоновано раціональну схему випробування допоміжних машин із покриттям втрат від одного джерела механічної потужності. Використання одного джерела потужності дозволяє значно зменшити додаткове споживання електричної енергії за рахунок більш ефективного використання допоміжного обладнання, зокрема джерела механічної потужності. Практична значимість. На основі отриманих результатів можна визначити параметри схеми з випробування допоміжних машин на стадії проєктування стенда. Упровадження результатів дослідження на підприємствах з ремонту допоміжних машин дозволить знизити витрати електроенергії на проведення післяремонтних випробувань за рахунок вищої енергетичної ефективності схеми випробувань.