DOI: https://doi.org/10.15802/etr.v0i15.179909

Calculation of the magnetic characteristics of the traction dc motor with combined excitation for trolley buses

І.О. Костенко, В. Ф. Харченко, М. В. Хворост

Abstract


The purpose of the work is to create a method for calculating the magnetic characteristics of a traction motor with combined excitation based on the finite element method.

The methodology is based on conducting a set of digital experiments on the calculation of magnetic fields of a traction motor and their regression analysis.

Results: The dependences of successive and independent excitation anchor flows, as well as additional poles in relative units in the form of polynomial dependences, were obtained.

Scientific novelty: a new approach to determining the magnetic characteristics of the traction motors of DC of combined excitation is created, which takes into account the saturation of the elements of the magnetic system of the engine in all modes of operation.

Conclusions. A universal method for determining the magnetic characteristics of a traction motor of combined excitation has been developed. The feature of the technique is the following: the calculation of the magnetic field by the finite element method in the plane-parallel formulation of the problem; calculation of flows on the basis of the calculation of the magnetic field; Regression analysis of the results of digital experiments with the help of Chebyshev polynomials on a set of equidistant points; presentation of results in relative values.


Keywords


magnet characteristics; trolleybus; combined excitation; finite element method

References


Liubarskyi, B. H. (2014). Teoretychni osnovy dlia vyboru ta otsinky perspektyvnykh system elektromekhanichnoho peretvorennia enerhii elektrorukhomoho skladu. – Dysertatsiia na zdobuttia naukovoho stupenia doktora tekhnichnykh nauk za spetsialnistiu 05.22.09. - «Elektrotransport». Natsionalnyi tekhnichnyi universytet «Kharkivskyi politekhnichnyi instytut». Kharkiv, 368 p.

Pavlenko, T., Shavkun, V., Petrenko A. (2017). Ways to improve operation reliability of traction electric motors of the rolling stock of electric transport. Skhidno-Yevropeiskyi zhurnal peredovykh tekhnolohii. Kharkiv, 5/8 (89), 22-30.

Kharchenko, V. F., Daleka, V. Kh., Andriichenko, V. P., Kostenko I. O. (2011). Patent №60109 Ukraina, MPK (2006.01) N02R 7/06 Sposib oslablennia polia tiahovoho elektrodvyhuna zmishanoho zbudzhennia [Tekst] zaiavnyk ta pravovlasnyk KhNAMH. – №60109; zaiavl. 23.11.10; opubl. 10.06.2011, Biul. №11.

Andriichenko, V.P., Zakurdai, S.O., Kostenko I.O. (2014). Usovershenstvovanye sposoba rehulyrovanyia vozbuzhdenyia tiahovykh dvyhatelei postoiannoho toka. Skhidno-Yevropeiskyi zhurnal peredovykh tekhnolohii. Kharkiv, 1/8 (67), 32-35.

Liubarskyi, B. H. (2000). Modelyrovanye y razrabotka kombynyrovannoho vozbuzhdenyia svarochnykh heneratorov postoiannoho toka s tseliu uluchshenyia ykh tekhnyko-ekonomycheskykh pokazatelei. Dyssertatsyia na soyskanye nauchnoi stepeny kandydata tekhnycheskykh nauk po spetsyalnosty 05.09.01 - elektrycheskye mashyny y apparaty. - Kharkovskyi hosudarstvennyi polytekhnycheskyi unyversytet, Kharkov, 170 p.

Riabov, E.S. (2011). Bezreduktornyi tiahovyi pryvod na osnove reaktyvnoho ynduktornoho dvyhatelia s aksyalnym mahnytnym potokom dlia skorostnoho elektropodvyzhnoho sostava: dyss. … kand. tekhn. nauk: 05.22.09. Kharkov, 162 p.

Riabov, E.S., Liubarskyi, B.H., Yakunyn, D.Y., Ziuzyn, D.Iu. Modelyrovanye tiahovoho bezreduktornoho pryvoda na osnove ynduktornoho dvyhatelia s aksyalnym mahnytnym potokom. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "Kharkivskyi politekhnichnyi instytut", 57, 243–251.

Liubarskyi, B.G., Iakunyn D.Y. (2011, 11 – 13 may). Ymytatsyonnoe modelyrovanye mekhanyzma naklona kuzova s lyneinym elektromekhanycheskym preobrazovatelem. MATLAB: materyaly V Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsyy. sost. V.V. Zamaruev. – Kharkov: «BET», 425–436.

Iakunyn, D.Y. (2010). Elektromekhanycheskaia systema pryvoda s lyneinym dvyhatelem dlia naklona kuzovov skorostnoho podvyzhnoho sostava: Dys…k-ta tekhn. nauk: 05.22.09. NTU «KhPY». Kharkiv, 202 p.

Finite Element Method Magnetics: HomePage. [Elektron. resurs]. Rezhym dostupu: http://femm.berlios.de


GOST Style Citations


Любарський Б. Г. Теоретичні основи для вибору та оцінки перспективних систем електромеханічного перетворення енергії електрорухомого складу. – Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.09. - «Електротранспорт». Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Харків, - 2014. – 368 с.

Pavlenko Т. Ways to improve operation reliability of traction electric motors of the rolling stock of electric transpor t/ T.Pavlenko, V. Shavkun, A. Petrenko // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків, 2017. – № 5/8 (89) – С. 22-30.

Патент №60109 Україна, МПК (2006.01) Н02Р 7/06 Спосіб ослаблення поля тягового електродвигуна змішаного збудження [Текст] / В. Ф. Харченко, В. Х. Далека, В. П. Андрійченко, І. О. Костенко; заявник та правовласник ХНАМГ. – №60109; заявл. 23.11.10; опубл. 10.06.2011, Бюл. №11.

Андрійченко В.П. Усовершенствование способа регулирования возбуждения тяговых двигателей постоянного тока / В.П. Андрійченко, С.О. Закурдай, І.О. Костенко // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків, 2014. – № 1/8 (67) – С. 32-35.

Любарский Б. Г. Моделирование и разработка комбинированного возбуждения сварочных генераторов постоянного тока с целью улучшения их технико-экономических показателей. Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01 - электрические машины и аппараты. - Харьковский государственный политехнический университет, Харьков, 2000. 170с.

Рябов Е.С. Безредукторный тяговый привод на основе реактивного индукторного двигателя с аксиальным магнитным потоком для скоростного электроподвижного состава: дисс. … канд. техн. наук: 05.22.09./ Рябов Евгений Сергеевич  –  Харьков, 2011 – 162с.

Рябов Е.С. Моделирование тягового безредукторного привода на основе индукторного двигателя с аксиальным магнитным потоком / Е.С. Рябов, Б.Г. Любарский, Д.И. Якунин, Д.Ю. Зюзин. // Вісник Національного технічного університету " Харківський політехнічний інститут". – 2010. – № 57. – С. 243–251.

Любарский Б.Г. Имитационное моделирование механизма наклона кузова с линейным электромеханическим преобразователем. / Б.Г. Любарский, Д.И. Якунин // MATLAB:  материалы  V  Международной  научной  конференции  (г. Харьков, 11 – 13 мая 2011г.)  / сост. В.В. Замаруев. – Харьков: «БЭТ», 2011. – С. 425–436.

Якунин Д.И. Электромеханическая система привода с линейным двигателем для наклона кузовов скоростного подвижного состава: Дис…к-та техн. наук: 05.22.09 / НТУ «ХПИ». – Харків, 2010. – 202 с.

Finite Element Method Magnetics: HomePage. [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://femm.berlios.de.