Directions for the development of an effective control system for a pumping station electric drive
Keywords:
digital modeling, mathematical modeling, magnetic circuits, contactless motorsAbstract
In power supply systems for direct current consumers rectifier installations are often used. In such cases, problems such as an increased cross-section of current-carrying parts in the absence of voltage stabilization, distortion of the quality of electrical energy, accompanied by additional losses of electricity due to the appearance of higher harmonics, may arise. It should also be borne in mind that modern DC motors are acutely sensitive to distortion of the shape of the supply voltage curve. Therefore, an urgent task is to develop a rectifier device that is able to supply electrical energy of the required quality to electric receivers while meeting the requirements for the reliability of electrical equipment. In this paper, it is proposed to use a three-circuit control system for controlling a DC electric drive, including rotor position sensors. The signals taken from the above sensor are directly fed into the control system of these engines. At the same time, the main technical solution proposed in the article is an adjustable rectifier device based on a transformer with a rotating magnetic field. In order to study the processes occurring in the proposed device, the use of mathematical modeling method is suggested using equations based on the theory of electric circuits with mutual inductance. The calculation of transients occurring during load switching and under various types of asymmetry of the supply voltage is performed. The obtained calculation results confirmed the effectiveness of using a transformer with a rotating magnetic field and a rotor position sensor to create an effective control system for a DC electric drive.
References
Пузина Е.Ю., Худоногов И.А. Выявление факторов разрыва транзита электроэнергии в системе внешнего электроснабжения и ее подпитки через контактную сеть // Вестн. Урал. гос. ун-та путей сообщ. 2023. № 2 (58). С. 67–76.
Селезнёв А.С., Кондрат С.А., Третьяков А.Н. Об эффективности применения фильтров при нормализации несинусоидальных режимов // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2015. № 8 (103). С. 177–183.
Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташов, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов и др. М. : МЭИ, 2006. 319 с.
Третьяков Е.А. Управление качеством электрической энергии в распределительных сетях железных дорог. Омск : ОмГУПС, 2013. 191 с.
Овечкин И.С., Пузина Е.Ю. Снижение несимметрии напряжения воздушных линий, питающих устройства автоблокировки // Вестн. Урал. гос. ун-та путей сообщ. 2023. № 4 (60). С. 84–95.
Cherpanov A., Kutsyi A. Modeling of Tractive Power Supply Systems for Heavy-Tonnage Trains Operation // International Russian Automation Conference (RusAutoCon). Sochi, 2018. P. 1–5. DOI 10.1109/RUSAUTOCON.2018.8501734.
Shamanov V.I., Pultyakov A.V., Trofimov Yu.A. Main electromagnetic jammer sources with impact on the railroad automation systems // Journal of Physics: International Conference on Information Technology in Business and Industry (ITBI 2020). 2020. Vol. 1661. Is. 1. DOI 10.1088/1742-6596/1661/1/012012.
Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А., Попов М.О. Инновационные методы анализа основных компонент для оценки и диа-гностики состояния контактной сети // Энергетика транспорта. Актуальные проблемы и задачи : сб. науч. тр. VII Междунар. науч.-практ. конф. Ростов-на-Дону, 2023. С. 50–53.
Рыжова Е.Л. Инновационные технологии определения состояния изоляции тяговых электрических машин // Интеллектуальная электротехника. 2022. № 1 (17). С. 116–127.
Сулейманов Р.Я., Падерина И.Б. Особенности ускорения подвижного состава // Вестн. Урал. гос. ун-та путей сообщ. 2020. № 1 (45). С. 75–81.
Определение современных показателей надежности устройств релейной защиты и автоматики / А.В. Виноградов, А.А. Лансберг, Ю.Д. Волчков и др. // Изв. высш. учеб. заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25. № 2. С. 58–70.
Reliability analysis of power equipment of traction rolling stock within the Eastern region / A.M. Khudonogov, I.A. Khudonogov, E.Yu. Dulskiy et al. // International Conference on Transport and Infrastructure of the Siberian Region (SibTrans 2019). Moscow, 2019. Vol. 760. DOI 10.1088/1757-899X/760/1/012018.
Плотников И.И. Обнаружение неисправностей в системе тягового электроснабжения // Железнодорожный транспорт. 2023. № 8. С. 45–47.
Усовершенствование схемы блока управления электродвигателя малогабаритного стрелочного универсального / К.В. Менакер, А.В. Пультяков, М.В. Востриков и др. // Автоматика на транспорте. 2023. № 4. Т. 9. С. 313–323.
Пузина Е.Ю. Регулируемые тяговые преобразователи в системе электроснабжения постоянного тока : автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1998. 24 с.
Овечкин И.С., Поляков М.М. Изменение сигнала на выходе линейного колебательного контура при приближении частоты к резонансной // Молодая наука Сибири. 2021. № 2 (12). С. 372–382. URL : https://mnv.irgups.ru/sites/default/files/articles_pdf_files/ovechkin_polyakov.pdf (Дата обращения 18.11.2023).
Основы электротехники, микроэлектроники и управления. Теория и расчет. В 2 т. / Ю.А. Комиссаров, Л.С. Гордеев, Д,П. Вент и др. Т. 1. М. : Химия, 2007. 451 с.
Красношапка М.М., Коваленко Г.А., Красношапка Д.М. Плавно регулируемые трансформаторы и автотрансформато-ры с вращающимся магнитным полем. Киев : ИЭД, 1986. 49 с.
Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М. : Высш. шк., 1987. 248 с.
Страхов С.В. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих машины переменного тока. М.-Л. : Госэнерго-издат, 1960. 247 с.
Мишин С.В., Мишина И.В. Математическое моделирование управляемого трансформатора с вращающимся магнит-ным полем // Науч. вестн. Москов. гос. техн. ун-та граждан. авиации. 2008. № 126. С. 87–91.
Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики). М. : Высш. шк., 1984. 438 с.
Петров Г.Н. Трансформаторы. Т. 1. Основы теории. М.-Л. : Энергоиздат, 1934. 446 с.
