с 01.01.2018 по настоящее время
Петербургский государственный университет путей сообщения (Электрическая тяга, Магистрант)
студент с 01.01.2023 по настоящее время
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
Цель: теоретический расчет паразитных емкостей асинхронного электродвигателя, управляемого преобразователем частоты, для создания имитационной модели. Методы: применение законов электротехники для расчета емкости плоского и цилиндрического конденсаторов и конструктивных характеристик асинхронного электродвигателя к расчету идеальных эквивалентов паразитных емкостей асинхронного электродвигателя. Результаты: предложена эквивалентная емкостная схема асинхронного электродвигателя, выполнены выделение паразитных емкостей асинхронного электродвигателя, замена их на идеальные эквиваленты. Предложены методы расчета идеальных эквивалентов паразитных емкостей тягового асинхронного электродвигателя, а также упрощенный метод оценки емкости шарикового радиального подшипника на основе оценки контактной площади зоны Герца. Выполнено сравнение данных, полученных теоретическим путем, с данными, полученными в результате проведенных измерений, и данными, приведенными в различных источниках. Предложенные методы отличаются простотой расчетов и имеют удовлетворительную точность. Практическая значимость: полученные в результате теоретического расчета данные используются в эквивалентной схеме асинхронного электродвигателя при создании модели тягового привода в среде имитационного моделирования Simulink для оценки величины приложенного к подшипнику напряжения и протекающего через него тока, определения потенциального пути протекания высокочастотного тока через подшипники тягового асинхронного электродвигателя с целью разработки дальнейших мер по снижению их влияния и повышению надежности подшипникового узла тягового асинхронного электродвигателя.
асинхронный электродвигатель, синфазное напряжение, эквивалентная схема, паразитная емкость, подшипник, подшипниковый ток
1. Singh H., Sudhoff S. D. A Common-Mode Shorting Network to Reduce Common-Mode Excitation of Three- Phase Two-Level Electric Drives // IEEE Open Access Journal of Power and Energy. 2023. Vol. 10. Pp. 14–24. URL: https://www.academia.edu/103826562/A_Common_ Mode_Shorting_Network_to_Reduce_Common_ Mode_Excitation_of_Three_Phase_Two_Level_ Electric_Drives (дата обращения: 12.12.2025).
2. ГОСТ Р 55136-2017/IEC/TS60034-25:2007. Машины электрические вращающиеся. Часть 25. Руководство по конструкции и характеристикам машин переменного тока, специально предназначенных для питания от преобразователей // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200103686 (дата обращения: 12.12.2025).
3. An Impedance Source Multi-Level Three Phase Inverter with Common Mode Voltage Elimination and Dead Time Compensation / M. Mahmoudian [et al.] // Electronics. 2020. No. 9. Pp. 1639–1655. URL: https:// www.researchgate.net/publication/344582701_An_ Impedance_Source_Multi-Level_Three_Phase_Inverter_ with_Common_Mode_Voltage_Elimination_and_Dead_ Time_Compensation (дата обращения: 15.12.2025).
4. Adabi J., Zare F. Analysis, Calculation and Reduction of Shaft Voltage in Induction Generators // Proceedings of the International Conference on Renewable Energy and Power Quality, 15–17 April. 2009. Valencia. URL: https://eprints.qut.edu.au/20191/1/20191.pdf (дата обращения: 15.12.2025).
5. A Review of Modeling and Mitigation Techniques for Bearing Currents in Electrical Machines with Variable-Frequency Drives / W. Zhu [et al.] // IEEE Access. 2022. Vol. 10. Pp. 125279–125297. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9964144 (дата обращения: 20.12.2025).
6. Muetze A., Binder A. Calculation of Motor Capacitances for Prediction of the Voltage Across the Bearings in Machines of Inverter-Based Drive Systems // IEEE Transactions on Industry Applications, May/June 2007. Vol. 43, no. 3. Pp. 665–672. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/4215013 (дата обращения: 25.12.2025).
7. Normalization-Based Approach to Electric Motor BVR Related Capacitances Computation / J. Ahola [et al.] // 2018 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). San Antonio. TX. USA. 2018. Pp. 2868–2874. URL: https://lutpub. lut.fi/bitstream/handle/10024/159886/ahola_et_al_ normalizaton-based_approach_final_draft.pdf (дата обращения: 25.12.2025).
8. Binder A., Muetze A. Scaling Effects of Inverter-Induced Bearing Currents in AC Machines. // IEEE Transactions on Industry Applications, May/ June 2008. Vol. 44, no. 3. Pp. 769–776. URL: https:// www.researchgate.net/publication/3175055_Scaling_ Effects_of_Inverter-Induced_Bearing_Currents_in_ AC_Machines (дата обращения: 27.12.2025).
9. Тулупов В. Д., Слепцов М. А., Бриедис А. А. Методы повышения надежности работы подшипниковых узлов в тяговых асинхронных машинах // Вестник МЭИ. 2021. № 2. С. 60–70. URL: https://vestnik.mpei.ru/index.php/vestnik/article/ view/695 (дата обращения: 04.01.2026).
10. Tawfiq K. B., Güleç M., Sergeant P. Bearing Current and Shaft Voltage in Electrical Machines: A Comprehensive Research Review // Machines. 2023. No. 11. 550 p. URL: https://www.academia. edu/106269225/Bearing_Current_and_Shaft_Voltage_ in_Electrical_Machines_A_Comprehensive_Research_ Review (дата обращения: 04.01.2026).
11. Modeling of Bearing Voltage in Electric Machines Based on Electromagnetic FEA and Measured Bearing Capacitance / P. Han [et al.] // IEEE Transactions on Industry Applications, Sept./Oct. 2021. Vol. 57, no. 5. Pp. 4765–4775. URL: https://ieeexplore.ieee.org/ document/9465698 (дата обращения: 05.01.2026).
12. Furtmann A., Gerhard P. Evaluation of Oil-Film Thickness Along the Path of Contact in a Gear Mesh by Capacitance Measurement // Tribology Online. 2016. No. 11. Pp. 189–194. URL: https://www.researchgate. net/publication/301746461_Evaluation_of_Oil-Film Thickness_Along_the_Path_of_Contact_in_a_Gear_ Mesh_by_Capacitance_Measurement (дата обращения: 06.01.2026).
13. Becker-Dombrowsky F. M., Kirchner E. Electrical Impedance Based Condition Monitoring of Machine Elements — A Systematic Review // Frontiers in Mechanical Engineering. 2024. Vol. 10.
14. Electrical Bearing Damage, A Problem in the Nano- and Macro-Range / V. Schneider [et al.] // Lubricants. 2022. No. 10. 194 p. URL: https://www. researchgate.net/publication/362838744_Electrical_ Bearing_Damage_A_Problem_in_the_Nano-_and_Macro-Range (дата обращения: 10.01.2026).
15. The Effects of PWM Voltage Source Inverters on the Mechanical Performance of Rolling Bearings / D. F. Busse [et al.] // IEEE Transactions on Industry Applications, March/April 1997. Vol. 33, no. 2. Pp. 567– 576. URL: https://www.academia.edu/85626258/The_ effects_of_PWM_voltage_source_inverters_on_the_ mechanical_performance_of_rolling_bearings (дата обращения: 11.01.2026).
16. Короткевич С. В., Холодилов О. В. Оценка толщины смазочного слоя в подшипниках качения электрорезистивным методом // Электронная библиотека Белорусско-Российского университета. 2017. URL: http://e.biblio.bru.by/bitstream/ handle/1212121212/5056/382-388.pdf (дата обращения: 11.01.2026).
17. Bearing Damage Analysis by Calculation of Capacitive Coupling Between Inner and Outer Races of a Ball Bearing / J. Adabi [et al.] // 13th International Power Electronics and Motion Control Conference. Poznan, Poland, 2008. Pp. 903–907. URL: https://www. researchgate.net/publication/224331398_Bearing_ Damage_Analysis_by_Calculation_of_Capacitive Coupling_between_Inner_and_Outer_Races_of_a_ Ball_Bearing (дата обращения: 11.01.2026).
18. Binder A., Magdun O., Gemeinder Y. Calculation of Parasitic High Frequency Currents in Inverter-Fed AС Machines. URL: https://www.ew.tu-darmstadt.de/ media/ew/rd/ew_vortraege/100205_binder_magdun_ gemeinder.pdf (дата обращения: 12.01.2026).
