omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-192-76-82MKXFYNomna-110Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGМатематическая модель электротехнического комплекса с накопителем электрической энергии для испытания асинхронных двигателейMathematical model of an electrical complex with the device of electrical energy storage for testing induction motorshttps://orcid.org/0000-0003-3621-3377ХарламовВ. В.KharlamovV. V.

ХАРЛАМОВ Виктор Васильевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электрические машины и общая электротехника» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 465264

AuthorID (SCOPUS): 7006332004

KHARLAMOV Viktor Vasilyevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Electrical Machines and General Electrical Engineering Department

Omsk

AuthorID (RSCI): 465264

AuthorID (SCOPUS): 7006332004

emoe@omgups.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9519-1062ПоповД. И.PopovD. I.

ПОПОВ Денис Игоревич, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Электрические машины и общая электротехника» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 657177

AuthorID (SCOPUS): 57200090858

POPOV Denis Igorevich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Electrical Machines and General Electrical Engineering Department

Omsk

AuthorID (RSCI): 657177

AuthorID (SCOPUS): 57200090858

popovomsk@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9945-8836СоколовП. С.SokolovP. S.

СОКОЛОВ Павел Сергеевич, аспирант кафедры «Электрические машины и общая электротехника» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 822996

SOKOLOV Pavel Sergeevich, Graduate Student of Electrical Machines and General Electrical Engineering Department 

Omsk

AuthorID (RSCI): 822996 

emoe@omgups.ruОмский государственный университет путей сообщенияРоссияOmsk State Transport UniversityRussian Federation202430122024047682Copyright © Харламов В.В., Попов Д.И., Соколов П.С., 20242024Харламов В.В., Попов Д.И., Соколов П.С.Kharlamov V.V., Popov D.I., Sokolov P.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/110

В работе отмечена проблема развития ремонтной инфраструктуры для нового подвижного состава, в том числе с асинхронными тяговыми двигателями. В соответствии с этим в качестве объекта исследований выбран электротехнический комплекс для испытаний асинхронных двигателей. Рассмотрена схема испытаний пары асинхронных машин с применением метода взаимной нагрузки. Для сглаживания бросков тока в переходных режимах в данной схеме применен накопитель электрической энергии. В результате исследований получена математическая модель рассматриваемой схемы испытаний, которая учитывает наличие накопителя энергии, подключенного к звену постоянного тока схемы испытаний. Решение тестовой задачи для проверки работоспособности рассматриваемой схемы показало ее высокую эффективность при сглаживании бросков тока в переходных режимах в схеме взаимной нагрузки.

The research highlights the problem of developing repair infrastructure for new rolling stock, including those with asynchronous traction motors. Therefore, an electrical engineering complex for testing asynchronous motors was chosen as the object of research. The scheme of testing a pair of asynchronous machines using the method of mutual loading is considered. To smooth out current surges in transient modes, an electric energy storage device is used in this scheme. As a result of the research, a mathematical model of the test circuit in question was obtained, which considered an energy storage device connected to a DC link of the test circuit. The solution of the test problem to verify the operability of the considered circuit showed its high efficiency in smoothing current surges in transient modes in the mutual load circuit.

математическая модельнакопитель электрической энергииэлектротехнический комплексвзаимная нагрузкаасинхронный двигателькороткозамкнутый роториспытательный стендпереходный режимmathematical modelelectric energy storageelectrical engineering complexmutual loadasynchronous motorshort-circuited rotortest benchtransient modeReferencesСайт группы компаний СИНАРА. URL: https://sinaratm.ru/media/news/ (дата обращения: 26.03.2024).Sayt gruppy kompaniy SINARA [Website of the SINARA Group of companies]. URL: https://sinaratm.ru/media/news/ (accessed: 26.03.2024). (In Russ.).Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 года (утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 марта 2019 г. № 466-р. URL: http://static.government.ru/media/files/zcAMxApAgyO7PnJ42aXtXAga2RXSVoKu.pdf (дата обращения: 26.03.2024).Dolgosrochnaya programma razvitiya otkrytogo aktsionernogo obshchestva «Rossiyskiye zheleznyye dorogi» do 2025 goda (utv. rasporyazheniyem Pravitel’stva Rossiyskoy Federatsii ot 19 marta 2019 g. № 466-p [Long-term development program of JSC «Russian Railways» until 2025 (Approved by the Decree of the Government of the Russian Federation dated March 19, 2019 No. 466-p. URL: http://static.government.ru/media/files/zcAMxApAgyO7PnJ42aXtXAga2RXSVoKu.pdf (accessed: 26.03.2024). (In Russ.).Иванов П. Ю., Дульский Е. Ю., Худоногов А. М., Иванов В. Н. Теоретическое обоснование механизма локального перегрева изоляции в режиме пуска асинхронных вспомогательных машин // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2016. Т. 2. С. 378–382. EDN: WHUPDR.Ivanov P. Yu., Dul’skiy E. Yu., Khudonogov A. M., Ivanov V. N. Teoreticheskoye obosnovaniye mekhanizma lokal’nogo peregreva izolyatsii v rezhime puska asinkhronnykh vspomogatel’nykh mashin [Theoretical substantiation of the mechanism of local overheating of insulation in the start-up mode of asynchronous auxiliary machines] // Transportnaya infrastruktura Sibirskogo regiona. Transport Infrastructure of the Siberian Region. 2016. Vol. 2. P. 378–382. EDN: WHUPDR. (In Russ.).Иванов П. Ю., Агафонов В. М., Дульский Е. Ю. Математическое моделирование процесса нагрева изоляции обмотки статора асинхронной вспомогательной машины электровоза // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 1 (49). С. 183–189. EDN: VSYEJN.Ivanov P. Yu., Agafonov V. M., Dul’skiy E. Yu. Matematicheskoye modelirovaniye protsessa nagreva izolyatsii obmotki statora asinkhronnoy vspomogatel’noy mashiny elektrovoza [Mathematical modeling of the process of heating of stator winding insulation of electric locomotive's asynchronous auxiliary machine] // Sovremennyye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovaniye. Modern Technologies. System Analysis. Modeling. 2016. No. 1 (49). P. 183–189. EDN: VSYEJN. (In Russ.).Иванов П. Ю., Дульский Е. Ю., Худоногов А. М. Локальный перегрев изоляции асинхронных вспомогательных машин электровозов в переходных режимах работы // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. Т. 20, № 11 (118). С. 194–200. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-11-194-200. EDN: XEFJJJ.Ivanov P. Yu., Dul’skiy E. Yu., Khudonogov A. M. Lokal’nyy peregrev izolyatsii asinkhronnykh vspomogatel’nykh mashin elektrovozov v perekhodnykh rezhimakh raboty [Local insulation overheating of asynchronous auxiliary machines of electric locomotives in transient operating conditions] // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2016. Vol. 20, no. 11 (118). P. 194–200. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-11-194-200. EDN: XEFJJJ. (In Russ.).ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний. Введ. 01–01– 1998. Москва: Изд-во стандартов, 2002. 41 с.GOST 7217-87. Mashiny elektricheskiye vrashchayushchiyesya. Dvigateli asinkhronnyye. Metody ispytaniy [Rotating electrical machines. Asynchronous motors. Test methods]. Moscow, 2002. 41 p. (In Russ.).ГОСТ Р 53472-2009. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний. Введ. 01–01–2021. Москва: Стандартинформ, 2011. 42 с.GOST R 53472-2009. Mashiny elektricheskiye vrashchayushchiyesya. Dvigateli asinkhronnyye. Metody ispytaniy [Rotating electrical machines. Asynchronous motors. Test methods]. Moscow, 2011. 42 p. (In Russ.).Попов Д. И. Разработка алгоритма выбора схемы испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 2. С. 458–462. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-458-462. EDN: WDQVBP.Popov D. I. Razrabotka algoritma vybora skhemy ispytaniy asinkhronnykh dvigateley metodom vzaimnoy nagruzki [Development of an algorithm for selecting a test scheme for induction motors by the method of mutual loading] // Izvestiya Tul’skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. News of the Tula State University. Technical Sciences. 2023. No. 2. P. 458–462. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-458-462. EDN: WDQVBP. (In Russ.).Снаров И. М. Повышение энергоэффективности испытаний асинхронных машин методом взаимной нагрузки // Энергия-2019: материалы XIV Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. В 6 т. Иваново, 02– 04 апреля 2019 г. Иваново: Изд-во ИГЭУ им. В.И. Ленина, 2019. Т. 4. C. 29. EDN: VURAGY.Snarov I. M. Povysheniye energoeffektivnosti ispytaniy asinkhronnykh mashin metodom vzaimnoy nagruzki [Improving the energy efficiency of testing asynchronous machines by the method of mutual loading] // Energia-2019. Energia-2019. In 6 vols. Ivanovo, 2019. Vol. 4. P. 29. EDN: VURAGY. (In Russ.).Казаков Ю. Б., Палилов И. А., Гуляев И. В. Анализ электромеханических процессов в асинхронных машинах при испытаниях методом взаимной нагрузки с рекуперацией энергии в сеть // Электротехника. 2020. № 1. С. 2–8. EDN: KSYGTR.Kazakov Yu. B., Palilov I. A., Gulyayev I. V. Analiz elektromekhanicheskikh protsessov v asinkhronnykh mashinakh pri ispytaniyakh metodom vzaimnoy nagruzki s rekuperatsiyey energii v set’ [Analysis of electromechanical processes in asynchronous machines during tests by the method of mutual loading with energy recovery into the network] // Elektrotekhnika. Electrical Engineering. 2020. No. 1. P. 2–8. EDN: KSYGTR. (In Russ.).Пат. 217790 U1 Российская Федерация, МПК G01R 31/34. Cхема испытания асинхронных машин методом взаимной нагрузки / Харламов В. В., Попов Д. И., Соколов П. С. № 2023102066; заявл. 30.01.2023; опубл. 18.04.2023. Бюл. № 11.Patent 217790 U1 Russian Federation, IPC G01 R31/34. Skhema ispytaniya asinkhronnykh mashin metodom vzaimnoy nagruzki [Scheme of testing asynchronous machines by the method of mutual load] / Kharlamov V. V., Popov D. I., Sokolov P. S. No. 2023102066. (In Russ.).Незевак В. Л., Дмитриев А. Д., Самолинов С. С. Моделирование кратковременных режимов работы тяговых накопителей электроэнергии // Мир транспорта. 2023. Т. 21, № 2 (105). С. 6–17. DOI: 10.30932/1992-3252-2023-21-2-1. EDN: PIIDNT.Nezevak V. L., Dmitriyev A. D., Samolinov S. S. Modelirovaniye kratkovremennykh rezhimov raboty tyagovykh nakopiteley elektroenergii [Simulation of short-term modes of operation of traction power storage devices] // Mir transporta. World of Transport and Transportation. 2023. Vol. 21, no. 2 (105). P. 6–17. DOI: 10.30932/1992-3252-2023-21-2-1. EDN: PIIDNT. (In Russ.).Соколов П. С., Попов Д. И. Разработка методики расчета параметров элементов электротехнического комплекса для испытания асинхронных машин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 6. С. 265–271. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-6-265-271. EDN: ERRNWS.Sokolov P. S., Popov D. I. Razrabotka metodiki rascheta parametrov elementov elektrotekhnicheskogo kompleksa dlya ispytaniya asinkhronnykh mashin [Development of a methodology for calculating the parameters of elements of an electrical complex for testing asynchronous machines] // Izvestiya Tul’skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. News of the Tula State University. Technical Sciences. 2022. No. 6. P. 265– 271. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-6-265-271. EDN: ERRNWS. (In Russ.).Попов Д. И. Разработка научных основ построения электротехнических комплексов для испытания тяговых электрических машин методом взаимной нагрузки: дис. … д-ра техн. наук. Омск, 2022. 365 с.Popov D. I. Razrabotka nauchnykh osnov postroyeniya elektrotekhnicheskikh kompleksov dlya ispytaniya tyagovykh elektricheskikh mashin metodom vzaimnoy nagruzki [Development of scientific foundations for the construction of electrotechnical complexes for testing traction electric machines by the method of mutual loading]. Omsk, 2022. 365 p. (In Russ.).Попов Д. И. Математическое моделирование физических процессов в испытательных комплексах электрических машин // Омский научный вестник. 2018. № 4 (160). С. 79–84. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-160-79-84. EDN: XZBIPZ.Popov D. I. Matematicheskoye modelirovaniye fizicheskikh protsessov v ispytatel’nykh kompleksakh elektricheskikh mashin [Mathematical modeling of physical processes in test complexes of electric machines] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2018. No. 4 (160). P. 79–84. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-160-79-84. EDN: XZBIPZ. (In Russ.).Харламов В. В., Попов Д. И., Соколов П. С. Проектирование накопителя электроэнергии для электротехнических комплексов, предназначенных для испытания асинхронных двигателей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 8. С. 513–521. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-513-514. EDN: CTUFBQ.Kharlamov V. V., Popov D. I., Sokolov P. S. Proyektirovaniye nakopitelya elektroenergii dlya elektrotekhnicheskikh kompleksov, prednaznachennykh dlya ispytaniya asinkhronnykh dvigateley [Designing an electric power storage device for electrotechnical complexes intended for testing asynchronous motors] // Izvestiya Tul’skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. News of the Tula State University. Technical Sciences. 2023. No. 8. P. 513–521. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-513-514. EDN: CTUFBQ. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.