ВИЗНАЧЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПОБУДОВИ ТЯГОВИХ ЕЛЕКТРОПРИВОД1В ПРОМТРАНСПОРТУ
Вступ
Використання тягового електроприводу в порiвняннi з гiдромеханiчними або гiдро-об'eмними дозволяе отримати ряд iстотних переваг з точки зору використання рухомих електротехшчних комплекав:
- коефiцiент корисно! дл (ККД) на рiвнi до 90 %, який мало залежить вiд швидкосп руху самого електротехшчного комплексу (рис. 1) [1];
- необхщшсть проведения мiнiмального обсягу регулярних технiчних робiт - перевiрка стану вузлiв, технiчних радии;
- вщсутшсть необхiдностi попереднъого прогрiву системи до певно! робочо! температури;
- висока паливна екожтчшсть;
- можливють вирiшения проблеми боксування за рахунок регулювания параметрiв електромехатчно! траисмга!;
- висока ремонтопридатшсть - можиа виконувати ремонт замiною блоков та вузлiв, а вартiстъ самого ремонту визначаеться лише вартiстю замiнюваного блоку;
- дизель у поеднанш з електричною трансмiсiею працюе завжди в майже постiйному режимi, що дозволяе забез-печити роботу на економiчнiй паливнш характеристицi i тим самим досягти оптимального рiвия витрат палива;
- можливють забезпечення оптимально! тягово! характеристики за рахунок регулювання засобами електрично! траисмюп;
- можливiстъ виконання вшьно! компоновки частини вузлiв електрично! трансмга! дозволяе досягти бiлъш рацю-нального розмщення елементiв тягових електроприводiв та забезпечити оптимальний розподш маси по довжиш рухомого електротехнiчного комплексу;
- зменшет експлуатацiйнi витрати [2].
п, об/мин
Рис. 1. Залежнють ККД тягового двигуна вщ швидкост обертання вала двигуна
При використаннi тягового електроприводу на рухомих електротехшчних комплексах в якосп основного мехашч-ного рушiя з'являються характернi особливостi, яш зумовленi технологiчним призначениям самого комплексу -перевезення пасажирiв або перевезення вантаж1в чи виконання механiчно! роботи за допомогою навiсного облад-нання. В обох видах перевозень задаються:
- маса рухомого комплексу;
- максимальна швидшсть руху;
- вимоги щодо електричного гальмувания;
- умови руху та особливосп рушания з мюця.
Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми
Сьогодт вiдсутнi готовi ршення щодо створення iителектуалъних транспортних технологий та систем. З'являеться необхiднiстъ удосконалення оргаиiзацi! руху транспорту та створення бшьш продуктивних систем управлiния транспортом. Потрiбен новий узагальнений тдхвд, новi методи та засоби, що грунтуються на безперервному спостере-женш за станом усiх пiдсистем i ланок транспортного комплексу. Доцiльним е iнтелекгуалiзацiя саме транспортних засобiв. Це дозволить ефективно вирiшувати задачi управлшия рухом на транспортних сполучениях з урахуваниям тдготовки завдань розвитку вщповщно! маршрутно! мереж1 наземного транспорту [3].
Можна видалити три послщовш етапи шформатизащ! транспортних систем:
- виконання комп 'ютерних обчислень для виршення окремих складових проблем та задач транспортного типу;
- створення галузевих автоматизованих систем управлшня рухом, транспортними щдприемствами й оргашзащя-ми, впровадження шформацшних технологш на транспорту
- обладнання транспортних засоб1в мехатронними вузлами, агрегатами та системами, розвиток транспортно! телематики, 1нтелектуал1защя транспортних машин, систем та шляхов сполучення.
Швидкий розвиток засоб1в та метод1в шформатизацп складних об'екпв та систем, ушфжащя 1 стандартизащя ршень не узгоджуються з гетерогенним характером юнуючих шдсистем та ланок транспортного комплексу, його шформацшним забезпеченням [3].
Об'ект, мета та завдання дослiдження
Проведеш дослщження ставили за мету визначення особливостей побудови систем тягових електропривод1в для р1зних видав та конструкцiй рухомих електротехшчних комплекав.
Для досягнення поставлено! мети виршувалися так! завдання:
- анал1з практичного досвщу побудови систем тягових електропривод1в;
- узагальнення методики визначення структури та параметр1в тягових електроприводав при заданих вимогах з боку рухомого електротехшчного комплексу.
Матер1али та методика дослщження
Зазвичай, параметри рушання з м1сця для першого виду рухомих електротехшчних комплекав задаються з умови створення максимального прискорення. Параметри рушання другого типу комплекав задаються з умови повного використання зчшно! ваги комплексу: сума вах навантажень в1д рушшних чи зч1пних колю електротехшчного комплексу на вщповщний йому шлях використовуеться для створення сили зчеплення м1ж колесами 1 шляхом, 1 дозволяе перетворити кругове зусилля на обод! рухомих колю у зовшшню силу тяги або гальм1вну силу (при ди гальм). Зчшна вага е важливою складовою характеристикою експлуатацшних якостей електротехшчного комплексу. Максимум результуючого дотичного тягового 1 гальм1вного зусиль пропорцшний зчшнш ваз! 1 характеризуеться коеф1ц1ентом зчеплення. Зчшна вага розраховуеться без врахування И можливо! зм1ни п1д час руху, оск1льки при рус1 вона лише перерозпод1ляеться по рухомих осях. При цьому ланки головного енергетичного ланцюга та к1л керування повинш забезпечувати вс1 експлуатац1йн1 режими роботи рухомого електротехшчного комплексу при повнш надшносп ро-боти окремих елеменпв структури.
До електричних машин, трансформатор1в та тягових перетворювач1в частоти встановлюються наступн1 вимоги
[4]:
- вони не повинш втрачати робочого стану при допустимих в експлуатацп вщхиленнях напруги живлення в1д ном1нальних параметр1в;
- вони повинн1 мати найменш можливу масу, бо вони встановлюються на рухомих об'ектах, проте розм1ри !х повинн1 бути повн1стю узгоджеш з компоновкою ек1пажно1 частини.
Необхщний пусковий момент двигуна зазвичай перевищуе ном1нальний в 1,5-2 рази, а в умовах роботи на лшп короткочасна потужн1сть двигуна може перевищувати в 1,5-2 рази його номшальну годинну потужн1сть, що призво-дить до необх1дност1 забезпечення роботи двигуна при значних величинах струм1в [5]. Зазвичай двигуна автономних електротехн1чних комплекав хоча 1 працюють без перевантажень за потужн1стю, проте мають значш перевантаження за струмом та моментом [6].
Одночасне виршення двох задач - створення значного тягового зусилля та забезпечення високо! конструкц1йно! швидкосп е можливим шляхом використання редуктора з перемиканням на два передаточних числа або використан-ням двигуна з компенсащйною обмоткою, який допускае значне ослабления поля для розширення меж регулювання частоти обертання. Виб1р оптимального передаточного числа тягового редуктора значним чином впливае на конст-руктивш параметри елемент1в тягових електропривод1в 1 е вих1дним моментом при проектуванш будь-яко! одиниц1 рухомого електротехшчного комплексу, хоч на сьогодш юнують конструкцИ редуктор1в з багатоступ1нчатою змшою передаточного числа. Даний тип приводу широко використовуеться на об'ектах електротранспорту Швейцари 1 припускае використання двосторонньо! зубчасто! передач1 з вибором бшьшого передаточного числа, н1ж звичайний тяговий редуктор, що е особливо важливим для вантажних локомотив1в, вантаж1вок, трактор1в з тяговою електрич-ною передачею.
Для електротехшчних комплекав, ор1ентованих в основному на перевезення вантаж1в чи виконання мехашчно! роботи за допомогою нав1сного обладнання з використанням опорно-осьових двигушв, бажаним е використання зубчасто! передач! з найбшьшим передаточним числом [7]. Завдяки цьому тяговий двигун встановлюеться б!льш бистрох!дний, меншо! маси та габарипв. Обмежують значення передаточного числа, з одного боку, величина ктренсу при прийнятому д!аметр! приводного колеса, а з другого боку, мехашчна напруга в т!л! шестерн! та на инщ вала двигуна. Значення ктренсу для рейкового транспорту - тобто величина перевищення кожуха зубчасто!
передачi над головкою рейки - е величиною нормованою. Для нерейкового транспорту дана величина визначаеть-ся конструктивними особливостями та компоновкою тягових електроприводiв. Найбшьше передаточне число от-римують при найбшьшому можливому дiаметрi великого зубчастого колеса по колу дшення та при найменшому дiаметрi шестернi.
Руж^ електротехиiчнi комплекси класифiкують за видами тягово! передачi (електрична, г1дравл1чна або мехашч-на), а також залежио вiд конструкцiйно! швидкостi [8]. На автономному залiзничному транспортi розповсюджених серш, важких ваитажиих автомобiлях та тракторах використовуеться, як правило, г1дравл1чна або електрична тягова передача. Передача потужносп ввд дизеля до кол1сно! пари повинна мати високу надiйнiсть i довговiчнiсть, мiнiмалънi розмiри, масу й варпсть, високий коефiцiеит корисно! ди ККД в усiх режимах роботи, мiнiмальнi витрати на обслуго-вувания й ремонт. Для сучасних електричних передач характерне збiльшения потужиостi при збереженш майже тих же габаритних розмiрiв i зменшеннi питомих мас елеменпв передачi. На електричному транспорта застосовують електричнi передачi потужиостi на постшному, змiнно-постiйному i змiнному струмах [9]. Переважие поширения у свиовш практицi мае тяговий електропривод на поспйному струмi. Це пов'язаио з тим, що ККД електрично! передачi постшного струму при тривалому режимi роботи на швидкостi до 160 км/год складае 84-86 %. Але при швидкосп роботи понад 160 км/год передача постшного струму поступаеться передачi змiнного струму за ККД та енергетични-ми показниками. Передача постшного струму мае бшьшу перевантажувальну здатнiсть, дозволяе легко й порiвняно просто автоматизувати процеси регулювания й керування силою тяги та швидшстю руху. Передача складаеться з тягового генератора постшного струму й тягових двигутв поспйного струму. Так1 передачi найбiлъш простi за своею конструкщею, не мають промiжиих перетворювальних ланок (за виключенням систем, як1 працюють вiд тягового генератора змiнного струму), мають високий ККД. Проте, при збшьшент потужносп дизеля тд час модертзацл так1 системи потребують збшьшення розмiрiв тягових машин, що значно ускладнюе вписування !х у габарити тягово! електропередачг Крiм того, шдвищення потужностi тягових генераторiв постiйного струму приводить до рiзкого зниження !х надайносп. Передачi постiйного струму застосовуються на тепловозах, що мають секцшну потужнiсть до 2200 кВт (тепловози ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1, ТЭМ2, ЧМЭ3, ТЭ3, ТЭ10 i iн.), на електромоб^, електротракторах (ДЭТ-250, ДЭТ-320), автобусах з електричною трансмiсiею (вМС, ЗИС), важких кар'ерних самоскидах «БЕЛАЗ». Передача змшно-постшного струму використовуеться на вантажному транспортi велико! потужностi [4]. У передачах змшно-постiйного струму в якосп тягового генератора застосовуеться синхронний генератор змшного струму, який при таких же розмiрах, що i генератор постiйного струму, мае б№шу потужнiсть i надiйнiсть.
У передачах змшно-постшного струму використовуються тяговi двигуни постiйного струму, тому мiж генератором i двигунами встановлюють перетворювальну ланку постiйного струму Випрямлячi, зiбранi на основi некерова-них нашвпровшникових силових дiодiв, задовольняють бiльшiсть вимог щодо умов роботи на автономному зал1знич-ному транспортi, бiлъшостi рухомих електротехшчних комплекав дано! категорп. У зв'язку з встановленням випрям-ляча ККД передачi зменшуеться, однак висока експлуатацшна надiйнiсть синхронного генератора i тягового випрямляча компенсуе це зниження. Так передачi застосовуються на електротехшчних комплексах з потужшстю дизеля 1470-4400 кВт (тепловози ТЭМ7, 2ТЭ116, ТЭП70 i ш).
На електротехнiчних комплексах постшного та змшно-постшного струму застосовують тяговi електродвигуни постiйного струму з послщовним збудженням. Використання цих двигушв забезпечуе автоматичне регулювания оборотiв якоря ввд величини прикладено! напруги i потоку збудження, та не залежать ввд частоти обертання вала дизельно! установки. Застосування двигунiв постiйного струму незалежного збудження, полшшуе використання зчшно! ваги комплексу, пiдвищуе коефiцiент зчеплення зi шляхом, але при цьому виникае потреба у встановленнi спещального обладнання, що дозволяе регулювати силу тяги залежно ввд швидкостi руху.
В умовах модернiзацi! рухомого складу залiзниць свiту та нових пiдходiв до побудови рухомих елекгротехнiчних комплекав, збшьшення швидкостей руху понад 160 км/год все часпше використовуеться тяговий електропривод змшного струму [4, 6]. До того ж електротехшчш комплекси з тяговою передачею змшного струму за то! ж маси, що й з шшими видами передач, розвивають бшьшу силу тяги, що дозволяе використовувати менше число моторизова-них осей за пе! ж маси всього комплексу. Найбшьш оптимальною тяговою характеристикою, що максимально набли-жаеться до шеально! характеристики, мають рухомi електротехшчш комплекси з електричною передачею (трактори, тепловози, дизель-по!зди, автобуси, комбайни, важк1 вантажт автомобiлi) у порiвняннi з аналопчними машинами, на яких встановлено мехашчну або гiдравлiчну передачу потужностi.
Незважаючи на високу вартiсть, велику вагу, значну витрату кольорових металiв, складшсть в обслуговуваннi електричною передачею обладнано близько 80 % свiтового парку тепловозiв та майже 98 % парку електромобшв, елекгротракгорiв та комбайшв. Це поясиюеться тим, що такий тип тягово! передачi за багатьма показниками е найбiлъш ефективним для виконання широкого кола техшчних задач, що ставляться перед вказаними комплексами:
- забезпечуе високий ККД i надiйнiсть в експлуатацi!;
- забезпечуе бiльшi мiжремонтнi пробiги, повне використання потужносп дизеля в широкому даапазош швидкос-тей руху;
- дозволяе здшснювати автоматичне регулювания сили тяги та швидкосп руху.
Таблиця 1 - Пор1вняльш характеристики сшвввдношення споживання енергл на забезпечення власних потреб та виконання тягово! роботи
Тип електротехшчного комплексу Вщсоток споживання загально! потужностi на забезпечення тягово! роботи (межове значення) Вщсоток споживання загально! потужносп на забезпечення власних потреб (межове значення)
Електрорухомий склад зал1зниць поспйного струму 55 45
Електрорухомий склад зал1зниць змшного струму 60 40
Автономний електрорухомий склад залзниць 70 30
Метрополитен 80 20
М1ський електрорухомий склад 80 20
Кар'ерш та шахтш електровози 92,75 7,25
Трактори з електричною трансмтаею 70 30
Комбайни з електричною трансмтаею 75 25
Електромобiлi 85 15
Автобуси з електричною трансмтаею 75 25
Важкi самоскиди 90 10
Морськi судна 85 15
Характеристики споживання енергп електроустаткуванням р1зних груп вщображено в табл. 2. У табл. 2 спожи-вач1в власних потреб було умовно роздшено на три групи:
1. Електродвигуни охолодження холодильно! камери, тягових електродвигушв, високовольтно! камери, привод мотор-компресора.
2. Системи автоматики та зв'язку, регулювання 1 д1агностики електротехшчного комплексу, живлення допомгжних електричних апарапв, системи освплення, 1нш1 малопотужт споживачг
3. Загальна шина поспйного струму, опалення й кондицiювания.
Таблиця 2 - Характеристика споживання потужносп власних потреб по групах споживач1в
Група споживачiв власних потреб 1 2 3
Напруга живлення споживачiв середня низька висока у пор1внянт з напругою тягово! мережi
у поршнянт з напругою у поршнянт з напругою
тягово! мережi тягово! мережi
Потужшсть споживачiв до 30 % загально! потужносп власних потреб до 25 % загально! потужносп власних потреб до 45 % загально! потужносп власних потреб
Вимоги до стабшьносп напруги живлення вiдхилення до 20 % вщхилення до 5 % вщхилення до 30 %
Вимоги щодо електромагштно! сумюносп середт висою низью
Вимоги щодо перевантажувально! здатносп джерела живлення перевантаження до 30 вiдхилення до 10 % вщхилення до 15 %
Таким чином, потужшсть власних потреб становить значну частину ввд загально! потужносп, що вщбираеться в1д дизеля.
На електровозах 1 моторвагонному рухомому склад1 застосовують таке допом1жне обладнання:
- мотор-компресори для живлення стисненим повирям гальм1вно! системи 1 електропневматично! апаратури;
- мотор-вентилятори для примусово! вентиляцп устаткування з метою одержання високих значень потужносп локомотива при м1н1м1зацИ його маси.
- мотор-вентилятори для подач1 повиря в пасажирськ1 примщення з метою опалення (це повиря попередньо нагр1ваеться калориферами опалення);
- генератори для живлення шл керування та освплення, зарядки акумуляторних батарей;
- мотор-генератори, що встановлюються на електровозах поспйного струму з рекуперативним гальмуванням для живлення обмоток збудження тягових двигушв у режим1 рекуперацп;
- розщеплювач1 фаз для електрорухомого складу змшного струму;
- машинш перегворювачi для живлення трифазних асинхронних двигунiв допом!жних машин i iнших споживачiв трифазного струму;
- маслят та водяш насоси, як! забезпечують циркуляц!ю р!дини в системi охолодження тягових трансформаторiв, реакгорiв тягових електропривод!в;
- системи живлення бортово! керуючо! системи;
- дшьники напруги для живлення електродвигушв допом!жних машин, розрахованих на меншу напругу, генера-тор!в керування.
На вах типах електрорухомого складу постшного струму коло опалення тдключено безпосередньо до контактно! мереж!. На пасажирських електровозах зм!нного струму (ЧС4, ЧС8) передбачена окрема вторинна обмотка головного трансформатора напругою 3 кВ для електричного опалення вагошв. Опалення пасажирських салонiв електро-по!зд!в змшного струму ЕР9 здшснюеться в!д окремо! обмотки головного трансформатора напругою 600 В. На дизель-по!здах зм!нного струму передбачена загальна шина постшного струму, до яко! тдключено систему опалення вагошв. На електромоб!лях, електротракторах, комбайнах система опалення тдключаеться аналогiчно до схеми ввiмкнення дизель-по!зд!в зм!нного струму.
На електровозах постшного струму для привода допом!жних машин застосовують електродвигуни постшного струму послщовного збудження, як1 пiдключено безпосередньо до контактно! мереж! напругою 3 кВ. Така система мае найпростiшу електричну схему, але електродвигуни постшного струму потужнютю до 50 кВт при так!й напрузi дуже важк! та мають значнi габарити.
Для спрощення системи допом!жних машин на електропо!здах постшного струму нових титв використовують мотор-генератор, що мютить один електродвигун постшного струму 3 кВ i генератор трифазного змшного струму напругою 380 В. Вщ цього генератора одержують живлення асинхронш трифазнi електродвигуни вах допом!жних пристро!в.
Трифазнi асинхронш машини для привода допом!жних навантажень застосовують також на електровозах i елект-ропо!здах змшного струму. На пасажирських електровозах змшного струму ЧС4 i ЧС8 у якосп допом!жних машин використовують електродвигуни постшного струму, що живляться через випрямлячг
У тепловозах живлення допом!жного електричного устаткування здiйснюеться за допомогою трифазно! мереж! живлення, що мае назву мереж! забезпечення комфорту й призначено! винятково для цього типу обладнання. До цих навантажень забезпечення комфорту вщносяться, зокрема, побутов! прилади, нагр!вальш прилади або кондицюне-ри.
Допом!жна мережа автономних по!зд!в живлення одержуе через надлишковий вузол !з двох окремих перетворю-вач!в забезпечення комфорту, як! мають щентичну конструкцш та кожний з яких забезпечуе живлення половини мереж!. У випадку несправност! одного !з двох перетворювач!в !нший перетворювач бере на себе живлення вае! мереж! й забезпечуе, таким чином, достатне живлення для задоволення потреб комфорту пасажир!в [10].
Висновки
У результат! проведеного анал!зу отримала подальший розвиток методика визначення структури та параметр!в тягових електропривод!в промтранспорту шляхом врахування заданих вимог з боку виконавчого мехашзму, внасль док чого отримано аналггачш вимоги для р!зних груп рухомих комплекс!в щодо особливостей побудови тягових електропривод!в, вибору виду двигуна тягових електропривод!в з урахуванням розпод!лу поток!в енерг!! на тягов! потреби та забезпечення власних потреб, що дозволяе визначити оптимальну структуру тягових привод!в, що е важливим для транспортного машинобудування.
Список лтератури
1. A maximum torque per ampere control strategy for induction motor drives / Wasynczuk O., Sudhoff S. D., Corzine K. A. etc.// IEEE Transactions on energy conversion. - 1998. - Vol. 13, № 2. - P. 163-169.
2. Petrov L. P. Die Modelierung der Energieverluste in Asynchronmotoren unter Beachtung der elektromagnetischen Ubergangsprozesse / Petrov L. P. // Elektrie. - Vol. 34. - № 7. - 1980. - Р. 375-379.
3. Florentsev S. N. Traction Electric Equipment Set for AC Electric Transmission Various Vehicles // Proceedings of International Exhibition & Conference «Power Electronics, Intelligent Motion. Power Quality (PCIM-2009)». 12-14 May 2009. Nurenberg.Germany. - P. 625-627.
4. Кулагш Д. О. Проектування систем керування тяговими електропередачами моторвагонних по'1'зд!в : монограф!я / Д. О. Кулагш. - Бердянськ : ФО-П Ткачук О.В., 2014. - 154 c.
5. Ali Emadi, Energy-Efficient Electric Motors: Selection and Applications / Ali Emadi. - New York. - NY : Marcel Dekker, 2004. -424 p.
6. Кулагш Д. О. Математична модель тягового асинхронного двигуна з урахуванням насичення магштних юл / Кулагш Д. О. // Науковий вюник НГУ. - 2014. - № 6. - С. 103-110.
7. Кулагш Д. О. Математична модель тягового асинхронного двигуна з урахуванням насичення / Кулагш Д. О. // Техшчна електродинамжа. - 2014. - № 6. - С. 49-55.
8. Boldea I. Induction Machines Handbook / Ion Boldea, Syed A. Nasar. - CRC Press Boca Raton : London, New York, Washington, D.C, 2002. - 845 p.
9. El-Sharkawi Mohamed A. Fundamental of electric drivers / Mohamed A. El-Sharkawi. - Brooks : Cole production, 2000. - 400 p.
10. Greg C. Stone, Electrical insulation for rotating machines / Greg C. Stone, Hussein Dhirani, Edwards A. Boulter, Ian Culbert. -A John Wiley & Sons, inc., 2004. - 392 p.
Одержано 17.03.2015
© Канд.техн. наук Д. О. Кулапн
Запор1зький нацюнальний техычний уыверситет, м. Запор1жжя
Kulagin D. The defining features of construction of the traction electric industrial transport
АКАДЕМIК СТЕПАН ТИМОШЕНКО
Кажуть: нашого цвиу - по всьому свпту. Дшсно, укра!нщв, до того ж вщомих укра!нщв, багато по вах свгтах. Укра!на дала свiтовi гетальних подвижников слова, культури, освгга, науки i технологш. А чи знаемо та пам'ятаемо ми !х? От у США щорiчно згадують Степана Тимошенка, присуджуючи медаль Тимошенка за видатнi науковi досягнения. А у нас? Укра!на не може пустити в непам'ять бодай одне iм'я, людину, творшня яка! може бути пдним прикладом для нащадив.
Народився Степан Тимошенко у селi Шпотiвка Конотопського повиу Чернiгiвсько! губернп (нинi це Конотопсь-кий район Сумсько! обласп) 23 грудия 1878 року у родиш землемiра Прокопа Тимофiйовича Тимошенка та його дружини Юзефiни Яшвни Сарнавсько!, доньки вщставного вiйськового. Батько походив з кршацько! родини, отримав початкову освiту у помiщицькому дом^ закончив у Харковi за два роки курси землемiрiв. Мати закончила ж1ночу (Фундукле!вську) гiмназiю у Киевг
Степан був старшим сином у ам'! Тимошенк1в. Через три роки тсля народжения Степана народився Сергш у селi Базилiвцi, де батько орендував ще й маеток Скоропадських, а ще через чотири роки - Володимир, майбутнiй визнач-ний укра!нський економiст.
Дитячi роки Степана проходили серед сшьських дiтей. Першою вчителькою хлопця була мама, а згодом його навчае i готуе до вступу у Роменське реальне училище талановитий i досввдчений педагог Михайло Коваленко. Напришнщ травня 1889 року Степан устшно складае вступт iспити до училища. Навчався хлопець добре, хоча треба було докласти певних зусиль до вивчення росшсько! мови, - у батьк1вському домi спiлкувалися виключно укра!нсь-кою. До реч^ його одноклассником й товаришем в училищi був Абрам Йоффе, майбутнш вiдомий фiзик.
Закончивши Роменське реальне училище у 1896 рощ, Степан Тимошенко мав право вступити до двох петербурзь-ких вузiв: 1нституту цивiльних iнженерiв та 1нституту шляхiв сполучення, найкращих вищих техтчних навчальних закладiв Росiйськоl iмперi!. Перевагу вщдав останньому. Тут працювали основоположники транспортно! науки -Дмитро Журавський, Белелюбський, Ясинський. У 60-х роках читав лекци i керував хiмiчною лабораторiею Дмитро Менделеев. Опiр матерiалiв i теорiю споруд читали у 20-30-х роках славетш Бенуа Клайперон, Габрiель Ламе.
1900 року Степан Тимошенко устшно зашнчуе iнститут i наступного року вiдбувае рiк обов'язково! вiйськовоl повинностi у саперному батальйош у Петербурзi. Пiсля зак1нчення служби його приймають лаборантом механiчно! лабораторп 1нституту шляхiв сполучення. Навеснi 1903 року Тимошенко переходить працювати до щойно оргашзо-вано! механiчноl лабораторп Петербурзького полiтехнiчного iнституту, де працюе пiд керiвницгвом професора Вiкто-ра Кирпичова. Тут вiн проводить заняття з опору матерiалiв та з теоретично! мехашки. Наступного року здшснюе по!здку до Берл1на, Мюнхена, провщних лабораторiй вищих технiчних шк1л, а 1905 року у зв 'язку iз закриттям iнститу-ту ви!здить за кордон на стажування до Шмеччини. Працюе у Геттингенському ушверситеп у Людвiга Прандтля -одного iз засновник1в експериментально! аеродинамiки, визначного вченого з теорп пружностi та пластичносп. Отриманi Тимошенком результати науково! роботи знайшли схвалення у його керiвника Л.Прандтля.
У 1906 рощ 28^чний Степан Тимошенко за рекомендащею В.Кирпичова отримуе посаду професора щойно оргашзованого Ки!вського полiтехнiчного iнституту. До реч^ у той же час професором КП1 стае ще один молодий