vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_174vrgup-136Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTПуск и торможение асинхронных двигателей при параметрическом управленииStarting and braking of asynchronous motors with parametric controlПетрушинА. Д.PetrushinA. D.

Петрушин Александр Дмитриевич, кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство», доктор технических наук, профессор

Petrushin Alexandr Dmitrievich, Chair “Cars and Car Facilities”, Doctor of Engineering Sciences, Professor

alex331685@yandex.ruМеликовА. И.MelikovA. I.

Меликов Алимурад Иламинович, кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство», аспирант

Melikov Alimurad Ilaminovich, Chair “Cars and Car Facilities”, Postgraduate Student

alimurad2015@yandex.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)20253003202501174181Copyright © Петрушин А.Д., Меликов А.И., 20252025Петрушин А.Д., Меликов А.И.Petrushin A.D., Melikov A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/136

Электропривод с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором распространен достаточно широко благодаря эксплуатационной надежности и достаточно высоким энергетическим характеристикам. Авторами предложен способ дальнейшего улучшения энергетических характеристик асинхронного электродвигателя в динамических режимах при управлении амплитудой питающего напряжения. На базе математической модели обобщенной электрической машины в неподвижных осях α и β разработан алгоритм, позволяющий снизить электрические потери энергии в обмотках асинхронного электропривода в переходных режимах пуска и торможения. С использованием принципа максимума и метода Ньютона – Рафсона определена оптимальная функциональная зависимость амплитуды питающего напряжения асинхронного двигателя от времени переходного процесса. В качестве критерия оптимизации выбран минимум квадрата питающего электродвигатель напряжения. По результатам расчета получены графики изменения токов, электромагнитного момента угловой скорости вращения и электрических потерь в обмотках асинхронного двигателя при оптимальных управляющих воздействиях.

An electric drive with asynchronous electric motors with a short-circuited rotor is widespread enough due to operational reliability and sufficiently high energy characteristics. The authors propose a method for further improving the energy characteristics of an asynchronous electric motor in dynamic modes with control of the amplitude of the supply voltage. Based on a mathematical model of a generalized electric machine in fixed axes α and β, an algorithm has been developed to reduce electrical energy losses in the windings of an asynchronous electric drive in transient start and braking modes. Using the maximum principle and the Newton-Raphson method, the optimal functional dependence of the amplitude of the supply voltage of an asynchronous motor on the time of the transient process has been determined. The minimum square of the voltage supplying the electric motor is selected as an optimization criterion. Based on the calculation results, graphs of changes in currents, the electromagnetic moment of the angular velocity of rotation and electrical losses in the windings of the asynchronous motor with optimal control actions are obtained.

асинхронный двигательпроцессы пуска и торможенияпараметрическое управлениеоптимизацияпринцип максимумапотери в обмотках электродвигателяэнергоэффективностьasynchronous motorstarting and braking processesparametric controloptimizationmaximum principlelosses in the windings of the electric motorenergy efficiencyReferencesБелов, М. П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов : учебник для вузов / М. П. Белов, В. А. Новиков, Л. Н. Рассудов. – 2-е изд., стер. – Москва : Академия, 2004. – 574, [1] с. – ISBN 5-7695-1314-4 : 5100 экз.Belov, M. P. Automated electric drive of standard production mechanisms and technological complexes : textbook for universities / M. P. Belov, V. A. Novikov, L. N. Rassudov. – 2-e ed., stereotypical. – Moscow : Academy, 2004. – 574, [1] p. – ISBN 5-7695-1314-4 : 5100 copies.Сравнительный анализ характеристик асинхронного и синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением в приводе грузового транспортного средства повышенной проходимости на основе математического моделирования / В. А. Прахт, В. А. Дмитриевский, В. М. Казакбаев [и др.] // Южно-Сибирский научный вестник. – 2024. – № 3 (55). – С. 102–119. – DOI 10.25699/SSSB.2024.55.3.014.Comparative analysis of the characteristics of an asynchronous and synchronous motor with electromagnetic excitation in the drive of an all-terrain cargo vehicle based on mathematical modeling / V. A. Prakht, V. A. Dmitrievsky, V. M. Kazakbaev [et al.] // South-Siberian Scientific Bulletin. – 2024. – No. 3 (55). – P. 102–119. – DOI 10.25699/SSSB.2024.55.3.014.Макаров, В. Г. Модель асинхронного электропривода с частотным регулированием скорости при поддержании постоянства потокосцепления статора в Matlab / В. Г. Макаров, А. Т. Аббазов, Д. А. Каримов // Вестник Технологического университета. – 2018. – Т. 21, № 4. – С. 167–173. – EDN URAEXM.Makarov, V. G. Model of an asynchronous electric drive with frequency speed control while maintaining a constant stator flux linkage in Matlab / V. G. Makarov, A. T. Abbazov, D. A. Karimov // Herald of the Technological University. – 2018. – Vol. 21, No. 4. – P. 167– 173. – EDN URAEXM.Евсиков, А. А. Автоматизированный электропривод с частотным управлением : учебное пособие / А. А. Евсиков, В. А. Коковин, А. П. Леонов. – Дубна : Гос. ун-т «Дубна», 2020. – 121 с. – ISBN 978-5-89847-592-5.Evsikov, A. A. Automated electric drive with frequency control : textbook / A. A. Evsikov, V. A. Kokovin, A. P. Leonov. – Dubna : Dubna State University, 2020. – 121 p. – ISBN 978-5- 89847-592-5.Хатламаджиян, А. Е. Применение современных цифровых технологий и технических средств для повышения безопасности и эффективности перевозочного процесса подвижного состава / А. Е. Хатламаджиян, И. А. Яицков, И. А. Степин // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2020. – № 1 (50). – С. 107–110. – ISSN 1818-5509.Khatlamadzhiyan, A. E. The use of modern digital technologies and technical means to improve the safety and efficiency of the transportation process of rolling stock / A. E. Khatlamadzhiyan, I. A. Yaitskov, I. A. Stepin // Trudy Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2020. – No. 1 (50). – P. 107– 110. – ISSN 1818-5509.Макаров, В. Г. Асинхронный электропривод с оптимальными режимами работы : монография / В. Г. Макаров. – Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2010. – 300 с. – ISBN 978-5-7882-0998-2.Makarov, V. G. Asynchronous electric drive with optimal operating modes : monograph / V. G. Makarov. – Kazan : Kazan National Research Technological University, 2010. – 300 p. – ISBN 978-5-7882-0998-2.Самосейко, В. Ф. Оптимальное управление асинхронным двигателем по критерию потерь энергии / В. Ф. Самосейко, В. О. Гуськов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2020. – Т. 12, № 4. – С. 775–788. – DOI 10.21821/2309-5180-2020-12-4-775-788.Samoseiko, V. F. Optimal control of an asynchronous motor by the criterion of energy losses / V. F. Samoseiko, V. O. Guskov // Bulletin of the State University of the Sea and River Fleet named after Admiral S. O. Makarov. – 2020. – Vol. 12, No. 4. – P. 775–788. – DOI 10.21821/2309-5180-2020-12-4-775-788.Оптимальное частотное управление асинхронными тяговыми электродвигателями электропоезда / А. Д. Петрушин, Т. С. Титова, В. В. Никитин, А. С. Мазнев // Электротехника. – 2021. – № 10. – С. 10–14. – ISSN 0013-5860Optimal frequency control of asynchronous traction electric motors of an electric train / A. D. Petrushin, T. S. Titova, V. V. Nikitin, A. S. Maznev // Electrical Engineering. – 2021. – No. 10. – P. 10–14. – ISSN 0013-5860.Копылов, И. П. Математическое моделирование асинхронных машин : учебник для вузов / И. П. Копылов, Ф. А. Мамедов, Ф. Я. Беспалов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 2001. – 327 с. – ISBN 5-06-003861-0.Kopylov, I. P. Mathematical modeling of asynchronous machines : a textbook for universities / I. P. Kopylov, F. A. Mamedov, F. Ya. Bespalov. – 3 rd ed., revised and enlarged. – Moscow : Vysshaya shkola, 2001. – 327 p. – ISBN 5-06-003861-0.Использование метода Ньютона – Рафсона при многокомпонентном математическом моделировании разработки месторождений жидких и газообразных углеводородов / И. В. Афанаскин, С. Г. Вольпин, А. В. Королев, П. В. Ялов // Вестник кибернетики. – 2018. – № 2 (30). – С. 32–42. – eISSN 1999-7604.The use of the Newton-Raphson method in multicomponent mathematical modeling of the development of liquid and gaseous hydrocarbon deposits / I. V. Afanaskin, S. G. Volpin, A. V. Korolev, P. V. Yalov // Proceedings in Cybernetics. – 2018. – No. 2 (30). – P. 32–42. – eISSN 1999-7604.

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