НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ВРАХУВАННЯ ВЗАЄМНОГО ВПЛИВУ ЕЛЕМЕНТІВ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ МОБІЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ З АВТОНОМНИМ ДЖЕРЕЛОМ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31498/2522-9990312026359374Ключові слова:
система електропостачання, електричні машина та апарати, математичне моделювання, транспорт, енергетика, джерело живлення, електропривод, енергетичне законодавство.Анотація
У роботі розглянуто актуальні питання підвищення енергоефективності та надійності мобільних енергетичних установок на основі дизель-генераторних агрегатів. Автор аналізує сучасні транспортні засоби як складні багатокомпонентні системи, де механічні, електромагнітні та термодинамічні процеси перебувають у нерозривному взаємозв’язку. Особливу увагу приділено дослідженню взаємного впливу елементів електромеханічного ланцюга в умовах змінних навантажень, що є характерним для автономних мобільних платформ. У ході дослідження обґрунтовано переваги переходу до інверторних систем з ланкою постійного струму, які дозволяють реалізувати режим змінних обертів дизельного двигуна. Такий підхід забезпечує роботу первинного привода в зоні мінімальної питомої витрати палива, що сприяє зниженню експлуатаційних витрат на 40% та зменшенню шкідливих викидів на чверть. На основі аналізу функцій ККД підсистеми редуктор-рушій доведено доцільність використання багатоступінчастих трансмісій, впровадження яких дозволяє підвищити загальний коефіцієнт корисної дії на 4% за рахунок оптимізації втрат на тертя. Окремий акцент зроблено на питаннях електромагнітної сумісності та конструктивної міцності генераторних вузлів. Визначено умови максимізації ККД електричних машин через раціональний розподіл постійних і змінних втрат, а також запропоновано схеми паралельного підключення перетворювачів зі спільним керуванням для стабілізації вихідних параметрів енергії. Результати роботи створюють наукове підґрунтя для побудови адаптивних систем керування, що інтегрують методи математичного моделювання та багатокритеріальної оптимізації для гарантування стабільної роботи транспортних засобів в екстремальних експлуатаційних режимах.
Посилання
Kulagin D. O. Mathematical model of asynchronous traction motor taking into account the saturation. Technical Electrodynamics. 2014. No. 6. P. 49–55.
Liu C., Chau K. T., Jiang J. Z. A Permanent-Magnet Hybrid Brushless Integrated Starter–Generator for Hybrid Electric Vehicles. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010. Vol. 57, no. 12. P. 4055–4064. doi: 10.1109/TIE.2010.2044128.
Chen Z., Wang H., Yan Y. A Doubly Salient Starter/Generator With Two-Section Twisted-Rotor Structure for Potential Future Aerospace Application. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2012. Vol. 59, no. 9. P. 3588–3595. doi: 10.1109/TIE.2011.2159951.
Fahimi B., Emadi A., Sepe R. B. A switched reluctance machine-based starter/alternator for more electric cars. IEEE Transactions on Energy Conversion. 2004. Vol. 19, no. 1. P. 116–124. doi: 10.1109/TEC.2003.822322.
The importance of environmental education for effective environmental management / S. Yekimov et al. E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 296. 08002. doi: 10.1051/e3sconf/202129608002.
Maslov I., Tymoshchuk O., Kulagin D. Determining the Causes of Major Energy Losses in a Ship's Unified AC power system. AIP Conference Proceedings. 2025. Vol. 3428, iss. 1. 020021. doi: 10.1063/12.0038611.
Chau K. T., Chan C. C. Emerging Energy-Efficient Technologies for Hybrid Electric Vehicles. Proceedings of the IEEE. 2007. Vol. 95, no. 4. P. 821–835. doi: 10.1109/JPROC.2006.890114.
Battery choice and management for new-generation electric vehicles / A. Affanni et al. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2005. Vol. 52, no. 5. P. 1343–1349. doi: 10.1109/TIE.2005.855664.
Kulagin D., Maslov I. Synthesis of Automatic Control System of Traction Asynchronous Motor of Transport Diesel-Generator Power Plant. Problemele Energeticii Regionale. 2025. Issue 4. P. 18–31. doi: 10.52254/1857-0070.2025.4-68.02.
Finch J. W., Giaouris D. Controlled AC Electrical Drives. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2008. Vol. 55, no. 2. P. 481–491. doi: 10.1109/TIE.2007.911209.
Kulagin D. O. The mathematical model of asynchronous traction motor taking into account the saturation of magnetic circuits. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2014. No. 6. P. 103–110.
Cai W. Comparison and review of electric machines for integrated starter alternator applications. Conference Record of the 2004 IEEE Industry Applications Conference. 39th IAS Annual Meeting (Seattle, WA, USA, 2004). 2004. P. 393. doi: 10.1109/IAS.2004.1348437.
Nitsenko V. V., Kulahin D. O. Research on effect of differential-phase protection of busbars system with voltage of 110-750 kv. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2017. No. 4. P. 72–79.
Novel permanent magnet motor drives for electric vehicles / C. C. Chan et al. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1996. Vol. 43, no. 2. P. 331–339. doi: 10.1109/41.491357.
Kulagin D., Maslov I. Construction of a mathematical model of an induction motor for a transport power plant incorporating magnetic saturation processes. EEJET. 2025. Vol. 6, no. 8 (138). P. 24–35. doi: 10.15587/1729-4061.2025.345066.
Korobko B., Kivshyk A., Kulagin D. Experimental Study of the Efficiency of the Differential Pump of Electromagnetic Action on the Basis of Mathematical Modeling of the Parameters of Its Operation. Proceedings of the 3rd International Conference on Building Innovations. ICBI 2020. Lecture Notes in Civil Engineering. Vol. 181. Springer, Cham, 2022. doi: 10.1007/978-3-030-85043-2_20.
Energy Storage Systems for Automotive Applications / S. M. Lukic et al. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2008. Vol. 55, no. 6. P. 2258–2267. doi: 10.1109/TIE.2008.918390.
Starter-alternator for hybrid electric vehicle: comparison of induction and variable reluctance machines and drives / J. M. Miller et al. Conference Record of 1998 IEEE Industry Applications Conference. Thirty-Third IAS Annual Meeting (St. Louis, MO, USA, 1998). 1998. Vol. 1. P. 513–523. doi: 10.1109/IAS.1998.732360.
Ehsani M., Rahman K. M., Toliyat H. A. Propulsion system design of electric and hybrid vehicles. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1997. Vol. 44, no. 1. P. 19–27. doi: 10.1109/41.557495.
Nitsenko V., Kulagin D. Improvement of methods for implementing relay protection of busbar systems in distribution installations. Technical Electrodynamics. 2017. No. 6. P. 61. doi: 10.15407/techned2017.06.061.
Kulahin D. O. Rolling electrical complex on the basis of the criterion of minimizing the area under the curve of motion. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2016. No. 2. P. 60–67.
Khan F. H., Tolbert L. M., Webb W. E. Hybrid Electric Vehicle Power Management Solutions Based on Isolated and Nonisolated Configurations of Multilevel Modular Capacitor-Clamped Converter. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2009. Vol. 56, no. 8. P. 3079–3095. doi: 10.1109/TIE.2009.2022074.
Using a phase-differential busbar protection for switchgears of power system facilities / D. O. Kulagin et al. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2019. No. 4. P. 63–67. doi: 10.29202/nvngu/2019-4/10.
Analysis Of Current Approaches to Modernizing the Electric Power Scheme of Diesel Generator Transport / D. Kulagin et al. 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2023. P. 1–6. doi: 10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312881.
Zhu Z. Q., Howe D. Electrical Machines and Drives for Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles. Proceedings of the IEEE. 2007. Vol. 95, no. 4. P. 746–765. doi: 10.1109/JPROC.2006.892482.
Chan C. C. The state of the art of electric and hybrid vehicles. Proceedings of the IEEE. 2002. Vol. 90, no. 2. P. 247–275. doi: 10.1109/5.989873.
Detailed design of a 30-kW switched reluctance starter/generator system for a gas turbine engine application / C. A. Ferreira et al. IEEE Transactions on Industry Applications. 1995. Vol. 31, no. 3. P. 553–561. doi: 10.1109/28.382116.
Kulagin D., Maslov I. Mathematical Model of Electromagnetic Transients of a Frequency-Controlled Propeller's Induction Motor. 2024 IEEE 5th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2024. P. 1–5. doi: 10.1109/KhPIWeek61434.2024.10877991.
Simulink model for economic analysis and environmental impacts of a PV with diesel-battery system for remote villages / R. W. Wies et al. IEEE Transactions on Power Systems. 2005. Vol. 20, no. 2. P. 692–700. doi: 10.1109/TPWRS.2005.846084.
Estimation of Optimization Approaches of the Energy Intensive Equipment's Power-Time Diagrams of Industrial Enterprises / K. Bratkovska et al. 2022 IEEE 8th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). 2022. P. 277–281. doi: 10.1109/ESS57819.2022.9969248.
