1
№
4-6 (2023)
Периодический рецензируемый
научно-технический журнал
«Электроника и электрооборудо
-
вание транспорта» является кол
-
лективным членом Академии
электротехнических наук РФ.
Учредитель и издатель – Науч
-
но-производственное предприя
-
тие «Томилинский электронный
завод».
Журнал включен в перечень из
-
даний, рекомендованных ВАК
для апробации кандидатских и
докторских диссертаций.
Свидетельство о регистрации СМИ
ПИ N ФС 77-29963
от 17 октября 2007 г.
Главный редактор:
В.А. Осипова
Редакционный совет:
М.П. Бадер, д.т.н., профессор
В.Я. Беспалов, д.т.н., профессор
А.С. Веденеев, д.ф.-м.н., доцент
Л.А. Герман, д.т.н., профессор
Ю.М. Иньков, д.т.н., профессор
В.В. Калугин, д.т.н., доцент
А.А. Ковалев, д.т.н.
К.Л. Ковалев, д.т.н., доцент
В.Н. Козловский, д.т.н., доцент
А.С. Космодамианский, д.т.н.,
профессор
А.И. Попов, д.т.н., профессор
В.Т. Пенкин, д.т.н., доцент
С.Т. Рембеза, д.ф.-м.н., профессор
В.И. Сарбаев, д.т.н., профессор
М.В. Шевлюгин, д.т.н., доцент
Выпускающий редактор:
Р.А. Валиулин
Редакция:
140070, Московская область,
Люберецкий район, п. Томилино,
ул. Гаршина, д. 11.
Тел./факс: (495) 500-40-20
E-mail: npptez@mail.ru
Сайт: www.npptez.ru
Журнал издается в электронном
виде.
Адрес сайта: eet-journal.ru
СОДЕРЖАНИЕ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Железняк В.Н., Бекузин В.И.
Обзор тяговых электродвигателей
железнодорожного транспорта ....................................................................................... 2
Голубчик Т.В., Дьяков А.С., Закиров Р.А., Дубовик Д.В.
Методика расчета высокочастотного трансформатора
для двунаправленного преобразователя
постоянного напряжения ..................................................................................................... 9
Рябко К.А.
Определение основных параметров работы
токоприемника АТЛ15-ТЭК130-У1 ................................................................................... 16
Терешкин В.М., Баландин С.П., Гусев Д.С., Горбатков П.В.
Пространственно-векторная модуляция
в многофазных электромеханических системах...................................................... 21
Рыжова Е.Л.
Применение аккумуляторных батарей на тяговом
подвижном составе ...............................................................................................................27
МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Кузнецов Г.Ю., Логинова Е.Ю, Куделин К.В.
Применение накопителей энергии на автономном
подвижном составе для реализации электродинамического
рекуперативного торможения ....................................................................................... 31
ДИАГНОСТИКА И ИСПЫТАНИЯ
Чебоксаров А.Н.
Исследование влияния низких температур
на параметры аккумуляторных батарей .................................................................. 35
ИНФОРМАЦИЯ
e-REVOLT разработала комплект переоборудования
автомобилей с ДВС в электро ......................................................................................... 38
В России создали улучшенное оптоволокно с повышенной
прочностью для бортовой электроники транспорта ....................................... 39
В Пензенском колледже транспортных технологий
открылась лаборатория электротехники и электроники ............................... 40
РЖД начали использовать робот-манипулятор,
который занимается расцепкой вагонов ................................................................... 41
В России появилась электронная очередь для проезда
границы на автомобиле ..................................................................................................... 42
Электробусы, популярные модели в России ............................................................... 43
Электрооборудование транспортно-технологических
средств - книги по дисциплине ......................................................................................... 46
Перечень статей, напечатанных в журнале
«Электроника и электрооборудование транспорта»
в 2023 году ................................................................................................................................. 49
2
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Введение
Согласно [1] мировой рынок
тяговых электродвигателей (ТЭД)
для железнодорожного транспор
-
та (ЖДТ) будет расти в среднем на
8,8% в период с 2023 по 2030 год.
Из мировых производителей ЖДТ
можно выделить следующие компа
-
нии: ALSTOM (Франция), CRRC (Ки
-
тай), General Electric (США), Siemens
(Германия), CAF (Испания), Talgo (Ис
-
пания), Bombardier (Канада), Bharat
Heavy Electricals Limited (Индия), AGV
(Италия).
ЖДТ, имеющий электрическую
тягу, можно разделить на пять ос
-
новных категорий: локомотивы,
электропоезда (пассажирский тяго
-
вый поезд), метро, легкорельсовый
транспорт (трамваи) и высокоско
-
ростные электропоезда (ВЭП). Про
-
изводительность, габариты, система
охлаждения и тип ТЭД определяют
-
ся в зависимости от типа железнодо
-
рожной тяги.
Традиционно ТЭД локомотивов
имеют самые высокие значения
мощности, пусковых и развиваемых
моментов в сравнении с остальными
категориями. Это связано с относи
-
тельно небольшим количеством ТЭД
на единицу массы локомотива с при
-
цепными вагонами.
ВЭП имеют наибольшее значения
мощности и развиваемых моментов
после локомотивов. Из-за высокой
скорости поезда в диапазоне 200-
400 км/ч силовая установка должна
быть оснащена редукторами, рас
-
считанными на низкие передаточ
-
ные числа, чтобы поддерживать
максимальную скорость ТЭД в при
-
емлемом диапазоне 5000-6000 об/
мин. Поэтому ТЭД должен обеспе
-
чивать высокий уровень крутящего
момента.
Электропоезда относятся к ди
-
апазону средней мощности ЖДТ, а
ТЭД, предназначенные для метро и
легкорельсового транспорта, долж
-
ны обеспечивать более низкий уро
-
вень мощности, по сравнению с ТЭД
для электропоездов. Это в основном
связано с меньшим весом метро и
легкорельского транспорта по срав
-
нению с электропоездами. Типич
-
ное сравнение характеристик ТЭД
(функций момента от скорости) в
различных типах ЖДТ представлено
на рисунке 1 [2].
К ТЭД любого типа ЖДТ предъяв
-
ляются следующие основные требо
-
вания:
– надежность и прочность, спо
-
собность выдерживать высокий
уровень механических вибраций;
– минимально возможные габа
-
риты и масса ввиду ограниченного
пространства для ТЭД и повышения
полезной массы ЖДТ;
– максимально возможный КПД;
– высокий пусковой момент ввиду
высокой массы ЖДТ на единицу ТЭД;
– простое управление скоростью
(частотой вращения);
– способность выдерживать вы
-
сокие температуры (частые пуски и
остановки способствуют повыше
-
нию температуры ТЭД);
– высокая перегрузочная спо
-
собность.
Современный ЖДТ имеет раз
-
нородовой тип питания, т.е. имеет
Обзор тяговых электродвигателей
железнодорожного транспорта
// OVERVIEW OF TRACTION MOTORS FOR RAILWAY TRANSPORT //
В.Н. Железняк,
АО «Силовые машины»,
г. Санкт-Петербург
В.И. Бекузин,
АО «Силовые машины»,
г. Санкт-Петербург
В работе представлены ос
-
новные тренды развития желез
-
нодорожного транспорта на
электрической тяге. Проведен
обзор современных типов же
-
лезнодорожного транспорта
(ЖДТ): представлены основные
характеристики тяговых элек
-
тродвигателей современных ло
-
комотивов и электропоездов, вы
-
сокоскоростных электропоездов,
поездов метрополитена и легко
-
рельсового транспорта (трамвая).
Рассмотрены конструкции тяговых
асинхронных электродвигателей и
вентильных (бесщёточных) двига
-
телей с постоянными магнитами
для использования в качестве тяго
-
вых электродвигателей железнодо
-
рожного транспорта.
Ключевые слова:
тяговые элек
-
тродвигатели, железнодорожный
транспорт, асинхронные двигате
-
ли, вентильные двигатели с посто
-
янными магнитами
Abstract: This paper presents the main
trends in the development of railway
transport on electric traction. A review of
modern types of railways was carried out:
the main characteristics of traction motors
of modern locomotives and electric trains,
high-speed electric trains, metro trains and
light rail transport (tram) are presented.
The design of traction asynchronous
electric motors and brushless DC motors
with permanent magnets for use as
traction electric motors of railway
transport are considered.
Key words:
traction motors, railway
transport, asynchronous motors,
permanent magnet, brushless DC
motors
3
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Рисунок 1. Функции момента от скорости ТЭД в различных типах ЖДТ
возможность работать при посто
-
янном и переменном напряжениях
питания, а также при разном значе
-
нии напряжения питания. Основные
диапазоны и роды тока электропи
-
тания ЖДТ в России представлены
в таблице 1, для других стран – в та
-
блице 2 [3].
1. Обзор современных
типов ЖДТ
1.1. ТЭД современных
локомотивов и электропоездов
В современном ЖДТ наблюдается
повышение спроса на локомотивы,
имеющие электрическую тягу. Так
-
же в последнее время наблюдается
интерес к гибридным типам тяги [4].
Локомотивы с гибридной силовой
установкой являются оптимальным
решением для использования на
маршрутах, которые лишь частич
-
но электрифицированы, или для
объездов в случае аварий или стро
-
ительных работ. Первоначальное
моделирование, основанное на ис
-
пользовании 80% электроэнергии
и 20% дизельного топлива, прогно
-
зирует ежегодную экономию в раз
-
мере 950 тонн в эквиваленте CO2 и
снижение затрат на электроэнергию
и техническое обслуживание на 53%
по сравнению с работой обычного
тепловоза под контактной сетью [5].
Как правило, в качестве ТЭД гибрид
-
ных силовых установок используют
-
ся вентильные двигатели (ВД) с по
-
стоянными магнитами с (ПМ).
В таблице 3 представлены локо
-
мотивы и электропоезда, выпускае
-
Таблица 1. Диапазоны и род тока электропитания ЖДТ в России
Напряжение
питания, В
Род тока
Категория применения ЖДТ
600
Постоянный
Легко рельсовый транспорт (трамваи),
метро
750
1500
Локомотивы, электропоезда, ВЭП
3000
15000
Переменный
25000
Таблица 2. Диапазоны и роды тока электропитания ЖДТ
с разбивкой на страны
Страна
Напряжение питания
Род тока
Европейские
страны
15 кВ 16,7 Гц / 25 кВ 50 Гц
Переменный
1500 В / 3000 В
Постоянный
Япония
20 кВ 50 Гц / 20 кВ 60 Гц
Переменный
1500 В
Постоянный
США
12 кВ 50 Гц / 12 кВ 60 Гц / 2,5 кВ 60 Гц
Переменный
Китай
20 кВ 50 Гц
Переменный
1500 В / 750 В
Постоянный
Таблица 3. Локомотивы и электропоезда, выпускаемые
(либо выпускавшиеся) в России и СНГ
Марка
Мас-са,
тонн
Мах ско
-
рость, км/ч
Напряжение пи
-
тания
Тяговая мощность, МВт
Пусковой
момент, кНм
ЭП2К (Пассажир
-
ский)
135
140
=3 кВ пост. тока
6 ТЭД по 0,8 МВт, итого 4,8
МВт. ТЭД пост. тока
302
ЭС4К (Грузопасса
-
жирский)
192
120
=3 кВ пост. тока
4 ТЭД по 0,8 МВт, итого 3,2
МВт на одну секцию. ТЭД
пост. тока
235,4
ЭП20 (Пассажир
-
ский)
129
200
=3 кВ пост. тока
6 ТЭД по 1,2 МВт, итого 7,2
МВт. ТЭД – асинхронный
449,8
ЭП1М (Пассажир
-
ский)
132
140
~25 кВ 50 Гц, одно
-
фазный
4 ТЭД по 0,78 МВт, итого 4,7
МВт. ТЭД пост. тока
380
3ЭС5К (Грузовой)
288
110
~25 кВ 50 Гц, одно
-
фазный
4 ТЭД по 0,82 МВт, итого 3,28
МВт. ТЭД пост. тока
339
ЭС2ГП Ласточка
(Пассажирский)
270,2
160
=3 кВ
~25 кВ, 50 Гц
8 ТЭД по 0,36 МВт, итого 2,9
МВт. ТЭД – асинхронный
4
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
мые (либо выпускавшиеся) в России
и СНГ. В таблице 4 – мощностные ха
-
рактеристики основных моделей ло
-
комотивов, выпускаемых канадской
компанией Bombardier и Alstom.
Из таблиц 3-4 следует, что мак
-
симальная скорость локомотивов и
электропоездов в среднем составля
-
ет 140 км/час и не превышает 200 км/
час. Локомотивы имеют в среднем
4-8 ТЭД, суммарная мощность ТЭД –
не более 7,2 МВт. Типы ТЭД: асинхрон
-
ный АД (самый распространенный),
ВД с ПМ (незначительное количество,
но постепенно увеличивается с раз
-
витием редкоземельных ПМ), кол
-
лекторные постоянного тока (наблю
-
дается постепенный отказ от данного
типа из-за наличия щеточно-коллек
-
торного узла). Тяговый момент от ТЭД
к колесам передается через понижа
-
ющий редуктор. Стоит заметить, что
в некоторых работах отмечают син
-
хронные рекативные двигатели [2].
Однако ТЭД их основе до сих пор не
эксплуатируются. Основные причи
-
ны: низкий коэффициент мощности и
низкий уровень удельной мощности.
1.2. ТЭД современных
высокоскоростных
электропоездов (ВЭП)
Тенденцию применения раз
-
личных типов ТЭД для ВЭП можно
увидеть при рассмотрении истории
компании Fuji Electric, производя
-
щей ТЭД для ВЭП японских желез
-
ных дорог [6]: с 1962 по 1990-е г. ТЭД
ВЭП были электродвигателями по
-
стоянного тока; с 1992 года по насто
-
ящее время – электродвигателями
переменного тока (преимуществен
-
но АД). При этом с 1992 г. до конца
2013 г. использовались 4-полюсные
АД, тогда как с 2014 г. по настоящее
время используются 6-полюсные
АД. С заменой ТЭД постоянного
тока на переменный технология
торможения также была изменена
с реостатного на рекуперативное
торможение. Данные Fuji Electric по
-
казывают, что потребление энергии
также сократилось до 28 % [6].
Современные китайские ВЭП
также используют именно АД, ана
-
логично японским ВЭП. Однако в
европейских ВЭП, помимо АД, в по
-
следнее время также развивается
ВД с ПМ [6]. Прототипы ТЭД ВД с ПМ
для железнодорожной тяги были
предложены Японским научно-ис
-
следовательским институтом же
-
лезнодорожных технологий в 1990
году (Matsuoka et al., 2001), за кото
-
рым последовали Alstom во Фран
-
ции, Bombardier в Канаде, Siemens
в Германии, Skoda в Чехии и Toshiba
в Японии. Все эти компании незави
-
симо друг от друга исследовали тягу
ВД с ПМ в экспериментальных ВЭП
[3]. Мировой рынок ВД с ПМ может
увеличиться с 41,2 млрд долларов в
2021 году до 64,6 млрд долларов к
2026 году [7.].
Крутящий момент ротора ТЭД с
заданной частотой вращения переда
-
ется на колесные пары через редук
-
тор, которые преобразуются в тягу
колес ВЭП. Требуемая мощность ТЭД
зависит от типа конфигурации раз
-
мещения. Известно два типа: концен
-
тричная и распределенная. В концен
-
тричной ТЭД размещаются в тележках
двух вагонов: первого и последнего.
В распределенной– в тяговых тележ
-
ках всех вагонов либо во всех, кроме
первого и последнего вагонов. Мощ
-
ность единичного ТЭД концентрич
-
ной конфигурации будет измеряться
в мегаваттах, а распределенной – в ки
-
ловаттах. Кроме того, концентричный
тип имеет высокий уровень непод
-
рессоренной массы, высокий уровень
энергии на одного пассажира, а также
высокую массу. В современных типах
используются ВЭП с распределенной
конфигурацией. Мощность современ
-
ных ТЭД составляет не более 1000 кВт,
в среднем – 350-400 кВт [2].
1.3. ТЭД современных
поездов метрополитена
Эксплуатируемые типы поездов
Московского метрополитена пред
-
ставлены в таблице 5. Напряжение
Таблица 4. Локомотивы компании Bombardier и Alstom
Марка
Масса, т
Мах ско
-
рость, км/ч
Напряжение
питания
Тяговая мощность,
МВт
Пусковой
момент, кНм
TRAXX F140 MS
85
140
3 кВ, 1,5 кВ пост. тока;
15 кВ, 25 кВ перем.
тока
5,6 МВт, 4 МВт при 1,5 кВ
пост. тока
300
TRAXX F140 AC
83
140
15/25 кВ перем. тока
5,6
300
TRAXX AC 3
83
160
15 кВ, 25 кВ, 50 Гц
6
300
TRAXX DC
81,6
140
3 кВ пост. тока
5,6
300
Таблица 5. Эксплуатируемые типы поездов Московского метрополитена
Марка
Масса
вагона, т
Год выпу
-
ска
Мощностные характеристики
81-717/714 и их
разновидности
34
1976-1988
4 ТЭД постоянного тока с
щеточно-коллекторным узлом
по 114 кВт на 1 вагон, всего 8
вагонов и 3648 кВт.
81-740/741
«Русич»
47
2003-2013
4 АД по 160 кВт на 1 вагон, все
-
го 6-10 вагонов.
81-760/761
«Ока»
38
2012-2016
4 АД по 170 кВт на 1 вагон, все
-
го 8 вагонов и 5440 кВт.
81-765/766/767
«Москва»
до 38
2016 по
н.в.
4 АД по 170 кВт на 1 вагон,
всего 4-8 вагонов. 4080 кВт (8
вагонов, 6 моторных), 3400 кВт
(5/6/7 вагонов, 5 моторных)
2720 кВт (4 вагона, 4 моторных).
81-775/776/777
«Москва-2020»
до 38
2020 по
н.в.
4 АД по 170 кВт на 1 вагон, все
-
го 2-8 вагонов.
5
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
питания контактной сети составляет
750 В постоянного тока, максималь
-
ная скорость поездов – 90 км/ч. Из
таблицы 5 видно, что мощность ТЭД
составляет 170 кВт, тип ТЭД – асин
-
хронный (переменного тока). В та
-
блице 6 приведены эксплуатируе
-
мые типы поездов Нью-Йоркского
метрополитена. Напряжение пи
-
тания контактной сети составляет
600-650 В постоянного тока, макси
-
мальная скорость поездов – 90 км/ч.
Из таблицы 6 следует, что мощность
ТЭД составляет 110 кВт, тип ТЭД –
асинхронный (переменного тока).
Тяговый момент от ТЭД к колесам
в тяговой тележке вагона переда
-
ется через понижающий редуктор
(например, метро «Москва-2020»).
Известны также безредукторные те
-
лежки (например, «Syntegra» компа
-
нии Siemens).
1.4. ТЭД современных
поездов легкорельсового
транспорта (трамвая)
Разработанные в РФ трамваи
за последние 20 лет представлены
в таблице 7. Напряжение питания
контактной сети составляет 550-600
В постоянного тока, максимальная
скорость поездов – 75-100 км/ч. Из
таблицы 7 следует, что мощность
ТЭД составляет 90-125 кВт, тип ТЭД
– асинхронный (переменного тока).
Тяговый момент от ТЭД к колесам
ВЭП передается через понижающий
редуктор.
2. Тяговые АД
В подавляющем большинстве слу
-
чаев в качестве ТЭД ЖДТ использу
-
Таблица 6. Эксплуатируемые типы поездов
Нью-Йоркского метрополитена
Марка
(производитель)
Масса
вагона, т
Год вы
-
пуска
Мощностные
характеристики
R68A (Kawasaki)
42
1988-1989
4 ТЭД постоянного тока с
щеточно-коллекторным узлом
по 85,8 кВт на 1 вагон, всего 4
вагона
R142A (Kawasaki)
33,2
1999-2005
2 или 4 3-фазных АД, 111,855
кВт
R160A (Alstom)
38,6
2005-2010
4 3-фазных АД, 110 кВт или
120 кВт
R179 (Bombardier)
36,7
2016-2019
2 или 4 АД, 110 кВт
R188 (Kawasaki)
33,2
2011-2016
3-фазные АД, 111,855 кВт на
ось, 3355,649 кВт на поезд из
11 вагонов
Таблица 7. Разработанные трамваи за последние 20 лет
Марка
(производитель)
Масса
вагона, т
Год выпуска
Мощностные
характеристики
71-631/71-631-02
(УКВЗ)
37
2011-2014, с 2016
по н.в.
4 АД (по 2 на ка
-
ждой тележке) по
125 кВт
ЛВС-2005 (ПТМЗ)
26
2006-2009
4 АД по 90 кВт
ЛВС-2009 (ПТМЗ)
42
2008-2012
4 АД по 90 кВт
АКСМ-843 (Белком
-
мунмаш)
2010-2014
4 АД по 105 кВт
71-931 «Витязь»
(ПК Транспортные
системы)
37
2014 по н.в.
6 АД по 72 кВт
71-931М «Витязь-М»
(ПК Транспортные
системы)
37
2016 по н.в.
6 АД по 72 кВт
Рисунок 2. Функции КПД от мощности и функции потерь от выходной мощности для различных
классов энергоэффективности
6
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
ется АД, незначительное количество
ВД с ПМ наблюдается в ВЭП, локо
-
мотивах с гибридной силовой уста
-
новкой. К основным преимуществам
АД ТЭД ВЭП можно отнести: простую
конструкцию, высокую надежность,
низкую себестоимость, отработан
-
ную технологию изготовления, низ
-
кие затраты на ремонт. Недостатки
АД ТЭД ВЭП, по сравнению с ВД с ПМ:
относительно низкие коэффициент
мощности, КПД на низких частотах
вращения и удельную мощность.
Основной вектор развития АД
ВЭП направлен на повышение клас
-
са энергоэффективности, для чего
стремятся уменьшить потери, ко
-
торые можно разделить на четыре
составляющие: потери в магнито
-
проводе на вихревые токи и пере
-
магничивание, потери в обмотке
статора и ротора, потери высших
гармоник (гармонические потери),
механические потери (потери на
трение). На рисунке 2 представлены
функции КПД от мощности и функ
-
ции потерь от выходной мощности
для различных классов энергоэф
-
фективности [8].
Для снижения потерь в магнито
-
проводе на вихревые токи и пере
-
магничивание используют шихто
-
ванную электротехническую сталь,
к основным критериям при ее вы
-
боре относятся высокие индукции
насыщения, минимально возможная
толщина, минимально возможные
значения удельных потерь. Общеиз
-
вестно, что в АД с частотным регу
-
лированием потери в магнитопро
-
воде увеличиваются из-за значения
индекса модуляции. На рисунке 3
показана гистограмма снижения
удельных потерь и функции удель
-
ных потерь при частотном управле
-
нии и без частотного управления [9].
Для снижения потерь в обмотке
ротора АД в качестве материалов
проводников ротора часто исполь
-
зуются материалы с низким удель
-
ным электрическим сопротивлени
-
ем. В работе [10] было произведено
сравнение потерь в меди ротора с
использованием двух разных мате
-
риалов: латуни и серебросодержа
-
щей меди. Снижение потерь в меди
ротора на ≈53 % может быть достиг
-
нуто при использовании стержней
из серебросодержащей меди, то
есть эффективность может быть по
-
вышена с 90,1% до 93%.
В работе [11] был продолжен
способ уменьшения гармонических
потерь в обмотке ротора: при рас
-
положении проводников вдали от
поверхности ротора гармонические
потери в меди могут быть уменьше
-
ны на 50 %. Конструкция такого ро
-
тора показана на рисунке 4.
Известны также классические
методы снижения гармонических
потерь: увеличение шага обмотки
статора, скосы пазов статора либо
ротора, скос (срез) острых кромок
зубцов, оптимизация геометрии
паза статора и ротора [8]. Используя
современные методы оптимизации,
можно за короткий промежуток вре
-
мени найти оптимальные геометри
-
ческие данные активной части ТЭД.
3. Тяговые ВД с ПМ
Для повышения удельной мощ
-
ности, КПД и энергоэффективности
ВЭП используют ВД с ПМ, активно
-
му развитию которых способствует
развитие высококоэрцитивных ПМ.
При сравнении потерь АД и ВД с ПМ
можно наблюдать наблюдается сни
-
жение потерь в ВД с ПМ на 40–60 %
по сравнению с АД, что способствует
повышению КПД ТЭД [9].
К недостаткам ВД с ПМ можно
отнести: высокую стоимость (из-за
дороговизны редкоземельных ПМ);
чувствительность энергетических
показателей к температуре ПМ;
из-за высокой намагниченности
ротора к нему налипает магнитная
«грязь», из-за чего конструкция ро
-
тора имеет герметичную конструк
-
цию, что способствует ухудшению
отвода потерь ротора; хрупкость
ПМ способствует снижению показа
-
телей надежности, т.к. ТЭД эксплу
-
атируется в условиях повышенной
Рисунок 3. Гистограмма снижения удельных потерь и функции удельных потерь
при частотном управлении (1) и без частотного управления (2)
Рисунок 4. Конструкция ротора с уменьшенным уровнем гармонических потерь
в обмотке ротора
7
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
вибрации [12]. Основное преиму
-
щество ВД с ПМ – высокие энерге
-
тические показатели. Повышение
частоты вращения ротора способ
-
ствует уменьшению массы и габа
-
ритов ТЭД, однако высокие частоты
вращения ТЭД способствуют увели
-
чению передаточного числа редук
-
тора, что приводит к увеличению
его массы, усложнению конструк
-
ции и увеличению стоимости [13].
4. Схемы охлаждения ТЭД
ТЭД ЖДТ, как правило, использу
-
ется схема с самовентиляцией. При
этом схемы АД и ВД с ПМ отличаются
друг от друга. Схема охлаждения АД
представлена на рисунке 5 (а), схема
охлаждения ВД с ПМ – на рисунке 5
(б) [2]. Схема охлаждения АД – ра
-
зомкнутая (отработанный «горячий»
воздух выходит из АД в окружающую
среду), ВД с ПМ – замкнутая (отрабо
-
танный «горячий» воздух охлажда
-
ется посредством корпусных ради
-
аторов (ребер охлаждения) и снова
поступает в активную часть ВД с ПМ).
В большинстве случаев ВД с ПМ име
-
ют замкнутую систему охлаждения
из-за высокого уровня намагничен
-
ности ротора, который способствует
«прилипанию» магнитного мусора.
Замкнутая система имеет меньший
уровень шума в отличие разомкну
-
той системы охлаждения.
Выводы
В проведенной работе были
определены основные тренды раз
-
вития ЖДТ на электрической тяге.
Проведенный обзор показал, что
мощностной ряд ТЭД варьируется от
типа ЖДТ, градация представлена в
таблице 8.
В большинстве случаев механи
-
ческий момент ТЭД к колесам всех
типов ЖДТ на электрической тяге
передается через понижающий ре
-
дуктор, при этом частота вращения
ротора ТЭД не превышает 6000 об/
мин.
Повсеместно используемый
тип ТЭД – асинхронный. При этом
активно развиваются ВД с ПМ для
применения в ВЭП и в локомотивах
с гибридной силовой установкой.
Основные преимущества ВД с ПМ:
улучшенные энергетические пока
-
затели ТЭД, низкая масса и габариты
в сравнении с АД. Представлены ос
-
новные современные конструкции
активной части АД и ВД с ПМ, приве
-
ден обзор систем охлаждения ТЭД.
Активная часть электрической
машины достигла своего максималь
-
ного технического уровня, поэто
-
му в данной области работают над
оптимизацией геометрии активной
части, использованием материалов
с улучшенными рабочими характе
-
ристиками (в ожидании создания
более совершенных материалов),
использованием современных тех
-
нологий и новых технических ре
-
шений (к примеру, аддитивных тех
-
нологий, композитных корпусных
элементов), улучшением систем ох
-
лаждения (повышение интенсивно
-
сти охлаждения) и конструктивных
частей электрической машины (со
-
здание более легких и механически
прочных корпусных деталей).
Список литературы
1. Global Market Trends of Traction
Motors [Электронный ресурс]. URL:
https://www.globenewswire.com/
(дата обращения 15.07.2023).
2. Krings, A., Monissen, C. [и др.]
Review and trends in electric traction
motors for battery electric and hybrid
vehicles // In: International Conference
on Electrical Machines. ICEM2020. –
Sweden, 2020. – C. 1-6.
3. Ma J., Luo C., Qiu L. [и др.] Recent
advances in traction drive technology
for rail transit // Journal of Zhejiang
University-SCIENCE A. – 2023. – Vol. 24.
– C. 177-188.
а) б)
Рисунок 5. Схемы охлаждения АД (а) и ВД с ПМ (б)
Таблица 8. Сводные характеристики ТЭД ЖДТ
ЖДТ
Мощности ТЭД
Скорость
средняя,
км/ч
Скорость
предельная,
км/ч
Локомотивы
и электропо
-
езда
в среднем 4-8 ТЭД (не
более 900 кВт каждый),
всего – не более 7,2 МВт
100-140
200
ВЭП
в среднем мощность ТЭД
– 350-400 кВт,
всего – не
более 20 МВт
200-250
575
Метро
4 ТЭД по 170 кВт на 1
вагон
30-50
90
Трамваи
в среднем 4-6 ТЭД (в сред
-
нем 90 кВт),
всего – 360-540 кВт
60-75
100
8
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
4. Мониторинг ЦНТИБ – филиал
ОАО «РЖД». Экспресс-анализ миро
-
вых трендов в области локомотиво
-
строения, 2020. – 33 c.
5. Kinoshita H., Ogawa K. Series
Hybrid Locomoti ve Equipped with
Energy-Saving Electrical Equipment
for European Market // TOSHIBA
REVIEW. – 2021. – Vol. 76, No. 4. – C. 1-5.
6. Fuji Electric [Электронный ре
-
сурс]. URL: https://www.fujielectric.
com/ (дата обращения 15.07.2023).
7. Traction Motor Global Market
[Электронный ресурс]. URL: Элек
-
тронный ресурс: https://www.
reportlinker.com/ (дата обращения
15.07.2023).
8. Cavagnino A., Vaschetto S. [и др.]
Striving for the Highest Efciency Class
with Minimal Impact for Induction
Motor Manufacturers // IEEE Trans. Ind.
Appl. – 2020. – Vol. 56. No. 1. – C. 194-
204.
9. Paul S., Han P.-W. Chang J. [и
др.]. State of the art review of railway
traction motors for distributed traction
considering South Korean high-speed
railway // Energy Reports. – 2022. – Vol.
8. – С. 14623-14642.
10. Kondo M., Kawamura J., Terauchi
N. Performance comparison between
a permanent magnet synchronous
motor and an induction motor as a
traction motor for high speed train //
IEEJ Trans. Ind. Appl. – 2006. – Vol. 126
(2). – С. 168-173.
11. Kondo, M., Ebizuka, R., Yasunaga,
A. Rotor design for high efciency
induction motors for railway vehicle
traction // International Conference
on Electrical Machines and Systems. –
Japan, 2009. – C. 1-6.
12. Han P.-W., Seo U.-J., Paul S.,
Chang J. Computationally efcient
stator AC winding loss analysis model
for traction motors used in high-speed
railway electric multiple unit // IEEE
Access. – 2022. – Vol. 10. – C. 28725-
28738.
13. Equipmake Joins Forces With
HiETA To Create World’s Most Power
Dense Electric Motor [Электронный
ресурс]. URL: https://equipmake.
co.uk/equipmake-joins-forces-with-
hieta-to-create-worlds-most-power-
dense-electric-motor/ (дата обраще
-
ния 15.07.2023).
Железняк Владимир Николаевич.
Родился в 1982 году. В 2007 году
окончил Санкт-Петербургский Го
-
сударственный Политехнический
университет (СПбГПУ) по специаль
-
ности «Электротехника, электро
-
механика и электротехнологии». В
настоящее время работает началь
-
ником отдела, СКБПТ\Отдел расче
-
тов, АО «Силовые машины», завода
«Электросила». Опыт работы более
17 лет. Имеет полезную модель к па
-
тенту, 9 свидетельств на ПО, более 6
научно-технических статей.
Бекузин Владимир Игоревич.
Родился в 1992 году. В 2016 году
окончил Уфимский государствен
-
ный авиационный технический уни
-
верситет (ФГБОУ ВО УГАТУ). Магистр,
исследователь. В настоящее время
работает главным специалистом
управления новых электрических
машин АО «Силовые машины», заво
-
да «Электросила». Имеет более 10
изобретений и научно-технических
статей. Лауреат государственной ре
-
спубликанской (респ. Башкортостан)
молодежной премии в области нау
-
ки и техники.
Zheleznyak Vladimir Nikolaevich.
Born in 1982. In 2007 he
graduated from St. Petersburg
State Polytechnic University
(SPbSPU) with a degree in Electrical
Engineering, Electromechanics and
Electrotechnology. Currently works
as the head of the department,
SKBPTCalculation Department, Power
Machines JSC, Elektrosila plant. More
than 17 years of experience. Has a
utility model for a patent, 9 software
certifcates, more than 6 scientifc and
technical articles.
Bekuzin Vladimir Igorevich.
Born in 1992. In 2016 he graduated
from the Ufa State Aviation Technical
University (FSBEI HE USATU). Master,
researcher. Currently he works as a
chief specialist in the department
of new electrical machines of Power
Machines JSC, Elektrosila plant. Has
more than 10 inventions and scientifc
and technical articles. Laureate of
the state republican (republic of
Bashkortostan) youth prize in the feld
of science and technology.
9
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Методика расчета высокочастотного трансформатора
для двунаправленного преобразователя
постоянного напряжения
// CALCULATION METHOD OF HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER FOR
BI-DIRECTIONAL DC-DC POWER CONVERTER //
Тимофей Владимирович
Голубчик, к.т.н., доцент,
МГТУ им. Н.Э. Баумана,
г. Москва
Алексей Сергеевич
Дьяков, д.т.н., профессор,
МГТУ им. Н.Э. Баумана
г. Москва
Рамиль Агзамович
Закиров, к.т.н., доцент,
«Научно-исследовательский
институт опытного
машиностроения»,
ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»,
г. Челябинск
Дмитрий Васильевич
Дубовик, к.т.н., доцент,
МГТУ им. Н.Э. Баумана,
г. Москва
Статья посвящена методу рас
-
чета высокочастотного транс
-
форматора применяемого в дву
-
направленных преобразователях
постоянного напряжения на основе
широтно-импульсной модуляции,
применяемые в системах тягово-э
-
нергетического оборудования ав
-
томобильного, железнодорожного
транспорта, подводных аппаратах,
приборах и устройствах, системах
электропитания телекоммуникаци
-
онного оборудования и др.
Ключевые слова:
высокочастот
-
ный трансформатор, преобразова
-
тель напряжения, тяговый электро
-
привод, электрооборудование.
The article is devoted to the method of
calculating a high-frequency transformer
used in bidirectional DC-DC converters
based on pulse-width modulation,
which are used in systems of traction
and power equipment for road transport,
railway, underwater vehicles, instruments
and devices, power supply systems for
telecommunications equipment, etc.
Keywords:
high-frequency
transformer, voltage converter, traction
electric drive, electrical equipment.
Введение
В настоящее время получило вы
-
сокое распространение преобразо
-
вателей постоянного напряжения на
основе широтно-импульсной моду
-
ляции, применяемые в системах тя
-
гово-энергетического оборудования
автомобильного, железнодорожного
транспорта, подводных аппаратах,
приборах и устройствах, системах
электропитания телекоммуникаци
-
онного оборудования и др. [1].
С целью выравнивания выход
-
ного напряжения систем электро
-
питания необходимо обеспечить
высокий коэффициент усиления вы
-
ходного напряжения преобразова
-
теля, при этом обычные топологии
силовых преобразователей не могут
обеспечить такой уровень усиления
по напряжению, иначе это приведет
к экстремальному коэффициенту за
-
полнения и высокому напряжению
на силовом полупроводниковом
устройстве. В последние годы мно
-
гие исследователи разработали и
модифицировали топологии обыч
-
ных повышающих преобразовате
-
лей для достижения высокого коэф
-
фициента усиления по напряжению
с более высокой эффективностью
и надежностью [2–6], однако для
внедрения любого технологическо
-
го решения необходимо учитывать
анализ схем преобразования по эф
-
фективности, с учетом малых массо
-
габаритных показателей.
Рост затрат на эксплуатацию
техники в первую очередь вызван
несоответствием конструктивного
исполнения применяемых транс
-
портных средств требованиям
Арктической зоны, при этом все
специализированные наземные
транспортные средства должны
быть оснащены высокотехнологич
-
ными компонентами [7-9].
В рамках реализации проекта по
созданию Арктического автопоезда,
который состоит из тягача и актив
-
ного полуприцепа, предназначен
-
ный для перевозки контейнеров или
многофункционального модуля ме
-
дицинского и хозяйственно-бытово
-
го назначения в условиях Арктики.
На активном полуприцепе конструк
-
тивно предусмотрен технологиче
-
ский отсек (см. рис. 1), в котором
размещается система тягово-энерге
-
тического оборудования, обеспечи
-
вающая питание электропривода и
вспомогательного электрооборудо
-
вания, внешних потребителей элек
-
троэнергии.
Компоновочной схемой тяго
-
во-энергетического оборудования
активного полуприцепа (см. рис. 2)
предусмотрено применение аккуму
-
ляторных батарей с определенным
уровнем напряжения, которого не
-
достаточно для обеспечения питания
тягового электродвигателя, а именно
10
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
обеспечение режимов его работы с
максимальным моментом, увеличе
-
ние напряжения аккумуляторной ба
-
тареи ведет к увеличению количества
аккумуляторов и сопровождается
дополнительными проблемами при
эксплуатации, в связи с этим в схеме
применён двунаправленный (обрати
-
мый) преобразователь постоянного
напряжения (ППН) для повышения
напряжения аккумуляторной батареи
до требуемого уровня. Ниже пред
-
ставлен расчет параметров транс
-
форматора высокочастотного (ТВ)
входящий в состав ППН.
В отсутствии единого подхода
по определению и расчету компо
-
нентов двунаправленных преобра
-
зователей постоянного напряжения
является актуальным вопрос опре
-
деления оптимизированных харак
-
теристик применяемых в них ТВ.
Обратимый преобразователь
постоянного напряжения с гальва
-
нической развязкой осуществляет
преобразование переменного (им
-
пульсного) напряжения инвертора
одной величины в переменное на
-
пряжение другой величины. Общая
электрическая схема обратимого
преобразователя постоянного на
-
пряжения на основе трансформато
-
ра высокочастотного представлена
на рис.3. ППН функционирует в двух
основных режимах, первый обеспе
-
чивает изменения входного напря
-
жения Ud1 до выходного Ud2. Вто
-
рой режим обеспечивает изменения
напряжения в обратном направле
-
нии, как показано на рис. 3.
Рисунок 1 – Общий вид технологического отсека
активного полуприцепа
Рисунок 2 - Структурная схема системы тягово-энергетического
оборудования активного полуприцепа:
ГУ – генераторная установка, ВН – выпрямитель напряжения,
ППН – преобразователь постоянного напряжения, ТАБ – тяговая
аккумуляторная батарея, СКУ – система контроля и управления ТАБ,
ТИ – тяговый инвертор, ТЭД – тяговый электродвигатель.
Рисунок 3 - Общая схема обратимого преобразователя постоянного напряжения:
И1, И2 – инверторы; Ud1 и Ud2 - номинальные напряжения на входе и выходе инверторов; ТВ – высокочастотный
трансформатор; VT, VD – соответственно транзисторы и полупроводниковые диоды IGBT-модулей.
11
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Параметры входного/выходного
напряжения:
U
d1
– номинальное напряжение
на входе инвертора И1 (U
d1
=300 В);
U
d2
– номинальное напряжение
на выходе инвертора И2 (U
d2
=720 В);
f – частота напряжения на обмот
-
ках трансформатора (f = 5000 Гц);
U
1
– амплитудное значение на
-
пряжения на первичной обмотке ТВ;
U
2
– амплитудное значение на
-
пряжения на вторичной обмотке ТВ;
ΔU
d1
– падение напряжения на
элементах схемы инвертора И1;
ΔU
d2
– падение напряжения на
элементах схемы инвертора И2;
k
ф
– коэффициент формы входно
-
го напряжения ТВ (k
ф
=1);
t
и
– длительность импульса вход
-
ного напряжения ТВ;
q – относительная длительность
импульса входного напряжения ТВ;
γ – максимальный коэффициент
заполнения.
Форма входного напряжения
трансформатора:
- прямоугольная (высокочастот
-
ная двухполярная последователь
-
ность прямоугольных импульсов,
см. рис.4).
Длительность импульса входно
-
го напряжения ТВ согласно рис.3:
t
и
= T/2 = 1 / (5000∙2)=0,1 мс
Относительная длительность им
-
пульса входного напряжения ТВ:
q = t
и
/ T = 0,5.
Амплитудное значение напряже
-
ния на первичной обмотке ТВ опре
-
деляется согласно выражению:
U
1
= U
d1
– ΔU
d1
,
где U
d1
– номинальное напряжение
на входе инвертора И1 (U
d1
= 300 В);
ΔU
d1
– падение напряжения на
элементах схемы инвертора И1:
ΔU
d1
= ΔU
VT1
+ ΔU
VT4
= ΔU
VT2
+ ΔU
VT3
= 5 В.
U
1
= 300 – 5 = 295 В.
Амплитудное значение напряже
-
ния на вторичной обмотке ТВ U
2
:
U
2
= U
d2
+ ΔU
d2
,
где U
d2
– номинальное напряжение
на выходе инвертора И
2
(U
d2
=720 В);
ΔU
d2
– падение напряжения на
элементах схемы инвертора И
2
:
ΔU
d2
= ΔU
VD5
+ ΔU
VD8
= ΔU
VD6
+
ΔU
VD7
= 3 В.
U
2
= 720 + 3 = 723 В" .
Требуемые токовые нагрузки ТВ
определяются исходя из требований
по обеспечению мощности потреби
-
телей электроэнергии.
Ток первичной обмотки:
I
1
- длительный (эфф.) (I1п = 120 А);
I
1п
- максимальный кратковре
-
менный (пиковый) (I
1п
= 400 А).
Ток вторичной обмотки:
I
2
- длительный (эфф.) (I1п = 60 А);
I
2п
- максимальный кратковре
-
менный (пиковый) (I1п = 200 А).
Условия эксплуатации:
- в части температуры окружаю
-
щей среды -50 +40
о
С;
- в части воздействия механиче
-
ских факторов внешней среды М28.
Определение габаритной
мощности, конструкции
и материала магнитопровода
трансформатора
В качестве габаритной (расчет
-
ной) мощности ТВ принимается
полусумма электромагнитных мощ
-
ностей первичной и вторичной об
-
моток трансформатора:
P
Г
=
U
1
ф
∙
I
1
ф
+
U
2
ф
∙
I
2
ф
2
∙
η
где U
1эф
, I
1эф
, U
2эф
, I
2эф
– эффективные
значения напряжения и тока пер
-
вичной и вторичной обмоток ТВ; η
– КПД трансформатора (для ТВ высо
-
кой мощности η=0,95 [10]).
P
Г
=
U
1
ф
∙
I
1
ф
+
U
2
ф
∙
I
2
ф
2
∙
η
кВт –
длительная мощность.
P
Г
=
U
1
ф
∙
I
1
ф
+
U
2
ф
∙
I
2
ф
2
∙
η
кВт –
максимальная мощность.
Для высокочастотного транс
-
форматора обратимого преобразо
-
вателя напряжения предлагается
использовать сердечник со следую
-
щими параметрами:
- конструктивное исполнение -
кольцевой в защитном контейнере
(типа ОЛ);
- материал – нанокристалличе
-
ский сплав на основе железа (тип
ГМ414 или ГМ 14ДС).
Обоснование выбора кольцевой
конструкции магнитопровода [11]:
- трансформаторы с кольцевым
сердечником обладают минималь
-
ной индуктивностью рассеяния, что
уменьшает выбросы напряжения на
силовых ключах инвертора, излу
-
чение помех, снижает выходное со
-
противление трансформатора;
- относительно низкая стоимость
изготовления сердечника;
- широкий диапазон типоразмер
-
ного ряда сердечников отечествен
-
ного производства;
Рисунок 4 - Идеализированная форма входного напряжения трансформатора:
f – частота напряжения на обмотках трансформатора (f=5000 Гц);
U
1
– амплитудное значение напряжения на первичной обмотке ТВ.
12
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
- минимизированные массогаба
-
ритные показатели и рациональное
использование площади намотки.
Обоснование выбора материала
магнитопровода [11]:
- работа при высоких частотах
напряжения и тока обмоток транс
-
форматора;
- относительно низкие значения
удельных магнитных потерь.
Использование магнитопровода,
исполненного в защитном контейне
-
ре, обусловлено условиями эксплуа
-
тации преобразователя напряжения
[11].
Общий вид магнитопровода в
защитном контейнере типа ОЛ пред
-
ставлен на рис.5.
Рабочая частота в значительной
степени влияет на выбор материала
и значение индукции, чем выше ча
-
стота и больше значение индукции,
тем меньше габариты ТВ, но при этом
растут потери в магнитопроводах, в
связи с чем следует придерживать
-
ся рекомендаций производителей
по выбору магнитных материалов с
учетом условий работы ПН.
Определение максимальной
индукции в сердечнике ТВ
Максимальная индукция в сер
-
дечнике ТВ (B
m
) определяется исхо
-
дя из:
- значения индукции насыще
-
ния В
S
;
- условия насыщения магнито
-
провода (см. рис. 6).
Для симметричного режима
работы трансформатора (перемаг
-
ничивание сердечника по симме
-
тричному циклу – «полная» петля ги
-
стерезиса) значение максимальной
индукции может быть выбрано по
выражению:
0,5 B
s
≤ B
m
≤ 0,75 Bs .
Для магнитопровода ГМ414:
B
s
=1,17 Тл; 0,59 ≤ B
m
≤ 0,87 Тл.
В дальнейших расчетах значение
B
m
, с учетом приведенного выше вы
-
ражения, принято равным B
m
= 0,75 Тл.
Определение расчетного
габаритного параметра ТВ
Габаритный параметр трансфор
-
матора:
P
Г
=
U
1
ф
∙
I
1
ф
+
U
2
ф
∙
I
2
ф
2
∙
η
,
где S
C
, S
O
– сечение соответственно
сердечника и окна магнитопровода,
см
2
;
Р
Г
– расчетная (габаритная) мощ
-
ность трансформатора, ВА;
f – частота напряжения обмоток,
Гц;
ΔВ
m
– максимальный диапазон
изменения индукции в сердечнике
(для симметричного режима работы
трансформатора ΔВm=Bm= 0,75 Тл);
k
C
– коэффициент заполнения
сталью сердечника (kC=0,7 – для
магнитопроводов ГМ414) [12];
k
O
– коэффициент заполнения
окна проводом обмоток (kO=0,5 –
для мощных трансформаторов) [10];
k
Ф
– коэффициент формы входно
-
го напряжения ТВ (kф=1 для прямоу
-
гольного напряжения);
η – КПД трансформатора (η=0,95);
j – плотность тока в проводах об
-
моток, А/мм
2
.
Плотность тока в проводах обмо
-
ток можно определить путем экстра
-
поляции соответствующих диаграмм
для маломощных трансформаторов
(см.рис.7) или по эмпирической фор
-
муле [13]:
j = 1,5+24/√(Р
Г
) .
Для расчета параметров обмоток
ТВ значение плотности тока принято
равным:
j = 1,5+24 / √37674 ≈ 2 А/мм
2
.
С учетом расчетной мощности
трансформатора Р
Г
, значения габа
-
ритного параметра ТВ:
=
755 см⁴ – при длительной мощности;
=
2518 см⁴ – при максимальной мощ
-
ности.
Выбор типоразмера
магнитопровода
В соответствии с полученным
значением габаритного параметра
ТВ S
C
S
O
и выбранной конструкцией
сердечника может быть использо
-
ван ряд стандартных кольцевых маг
-
нитопроводов. Параметры некото
-
рых магнитопроводов производства
НПП Гаммамет [14], применимых к
разрабатываемому ТВ.
Для дальнейших расчетов вы
-
бран магнитопровод типа ОЛ
155/220-50 со следующими геоме
-
трическими параметрами:
- габарит S
C
S
O
= 3064,7 см
4
;
- внешний диаметр D = 220 мм;
Рисунок 5 - Поперечный разрез магнитопровода
в защитном контейнере [12]:
1 – ленточный магнитопровод; 2 – демпфирующий
заполнитель; 3 – защитный контейнер.
Рисунок 6 - Насыщение магнитопровода
13
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Рисунок 7 - Зависимость плотности тока в обмотках от суммарной расчет
-
ной мощности вторичных обмоток ΣР
2
при среднем перегреве 50
о
С:
1 - для броневых и стержневых трансформаторов с сердечником из стали 3412,
f = 50Гц; 2 – тех же с сердечником из стали 3423, f = 400Гц; 3 – для тороидаль
-
ных трансформаторов с сердечником из стали 3423, f = 1…5 кГц; 4 - тех же с
сердечником из сплава 34НКМП, f = 1…5 кГц; 5 – тех же с сердечником из стали
3423, f = 1…5 кГц.
- внутренний диаметр d =155 мм;
- высота h = 50 мм;
- длина средней линии l
ср
= 589 мм;
- объем V = 670042,8 мм
3
=
0,67∙10
-3
м
3
.
Площадь сечения магнитопро
-
вода:
S
C
= 0,5∙(D – d)∙h.
Сечение окна магнитопровода:
S
O
= 0,25∙π∙d
2
.
S
C
= 0,5∙ (220 – 155)∙ 50 = 1625 мм
2
= 16,3 см
2
.
S
O
= 0,25 ∙ π ∙ 155
2
= 18860 мм
2
=
188,6 см
2
.
Расчет количества витков
обмоток трансформатора
Число витков первичной обмотки:
w
1
=
q
⋅
U
1
2
⋅
f
⋅
S
C
⋅
k
C
⋅
k
Ф
⋅
B
m
⋅
1
0
4
,
где q – относительная длительность
импульса входного напряжения ТВ
(q=0,5); f в Гц, SС в см
2
, Вm в Тл.
w
1
=
q
⋅
U
1
2
⋅
f
⋅
S
C
⋅
k
C
⋅
k
Ф
⋅
B
m
⋅
1
0
4
=18 витков.
Число витков вторичной обмотки:
w
2
= 18 ∙ 723 / 295 =44 витка.
Оценка потерь энергии
в магнитопроводе
Потери в магнитопроводе можно
определить по следующему выра
-
жению:
Р
С
= Р
уд
∙ G
C
,
где Р
уд
– удельные магнитные поте
-
ри, Вт/кг;
G
C
– масса магнитопровода, кг.
Для материала магнитопровода
ГМ414, согласно исходным данным:
Р
уд
= 5,5•10
-6
∙f
1,7
∙B
m
2
= 5,5∙10-
6∙50001,7∙0,752= 6 Вт/кг.
Масса магнитопровода:
G
C
=V∙ρ,
где V – объем магнитопровода, м
3
; ρ
– плотность материала магнитопро
-
вода, кг/м
3
.
G
C
= 0,67∙10
-3
∙7400 = 5 кг.
Р
С
= 6 ∙ 5 = 30 Вт.
Расчет действующего
значения тока холостого хода
первичной обмотки ТВ
Ток холостого хода ТВ:
I
ХХ
=
�
I
ХХА
2
+
I
ХХР
2
А,
где I
ХХА
, I
ХХР
– активная и реактивная
составляющие тока холостого хода
ТВ соответственно, А.
I
ХХА
= Р
С
/ U
1
= 30 / 295 = 0,1 А.
I
ХХР
= H
m
∙ l
ср
/ w
1
,
где l
ср
– длина средней линии магни
-
топровода, м;
w
1
– число витков первичной об
-
мотки;
H
m
– значение напряженности
при максимальной индукции B
m
.
Определяется по кривой намагни
-
чивания магнитопровода (см.рис.5)
с учетом расчетного значения B
m
=
0,75 Тл и частоты f = 5 кГц. Таким об
-
разом, H
m
= 5 А/м.
I
ХХР
= 5∙0,589 / 18 = 0,17 А.
I
ХХ
=
�
0
,
1
2
+
0
,
1
7
2
= 0,2 А.
Определение конструктивных
параметров обмоток ТВ
Диаметры проводов (меди) опре
-
деляются согласно выражениям:
мм - для первичной
обмотки;
мм - для вторичной
обмотки;
где j – плотность тока в А/мм
2
.
= 8,74 мм;
= 6,2 мм.
Сечение проводов обмоток ТВ:
S
1
= π ∙ d
1
2
/ 4, мм
2
- для первичной
обмотки;
S
2
= π ∙ d
2
2
/ 4, мм
2
- для вторичной
обмотки.
S
1
= 3,14 ∙ 8,74
2
/ 4 = 60 мм
2
.
S
2
= 30 мм
2
.
Заключение
В работе представлен метод
определения параметров и ха
-
рактеристики высокочастотного
трансформатора для обратимого
преобразователя постоянного на
-
пряжения, который позволяет рас
-
ширить возможности применения
накопителей электроэнергии для
электромобильного транспорта.
Рассмотренная схема преобра
-
зователя постоянного напряжения
обеспечивает гальваническую раз
-
вязку меду источником электро
-
энергии и потребителями в шине
постоянного тока, а его силовая то
-
пология электроники позволяет вы
-
полнять операции на разных уров
-
нях мощности.
Работа выполнялась при финан
-
совой поддержке Министерства
науки и высшего образования Рос
-
сийской Федерации в рамках ком
-
плексного проекта по созданию вы
-
сокотехнологичного производства
14
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
«Создание высокотехнологичного
производства унифицированного
семейства транспортных средств
«Арктический автобус» для орга
-
низации безопасной перевозки
пассажиров и мобильных пунктов
социальной сферы в районах Край
-
него Севера в условиях низких тем
-
ператур (до минус 50 °C) для обе
-
спечения связанности территорий
Арктической зоны Российской Фе
-
дерации» по Соглашению №075-11-
2021-058 от 25.06.2021г. (Идентифи
-
катор государственного контракта
000000S407521QLY0002) между Ми
-
нистерством науки и высшего обра
-
зования Российской Федерации и
Акционерным обществом «Автомо
-
бильный завод «УРАЛ» в кооперации
с Головным исполнителем НИОКТР
- Федеральным государственным
автономным образовательным уч
-
реждением высшего образования
«Южно-Уральский государственный
университет (национальный иссле
-
довательский университет)».
Список литературы
1. Исследование статического
обратимого преобразователя для
судовых электроэнергетических си
-
стем / Ю. Т. Портной, Е. М. Выдумкин,
Д. Э. Доброхотов [и др.] // Сборник
трудов XI Международной (XXII Все
-
российской) конференции по авто
-
матизированному электроприводу
АЭП 2020, Санкт-Петербург, 04–07
октября 2020 года. – Санкт-Петер
-
бург: федеральное государствен
-
ное автономное образовательное
учреждение высшего образования
"Национальный исследовательский
университет ИТМО", 2021. – С. 39-44.
– EDN SYJUFM.
2. Gholizadeh H, Aboufazeli S,
Rafee Z, et al. A non-isolated high gain
DC-DC converters with positive output
voltage and reduced current stresses.
In:2020 11th Power Electronics,
Drive Systems, and Technologies
Conference, PEDSTC 2020, Tehran, Iran,
4–6 February 2020, 1–6.
3. B. Chandrasekar et al., "Non-
Isolated High-Gain Triple Port DC–DC
Buck-Boost Converter With Positive
Output Voltage for Photovoltaic
Applications," in IEEE Access, vol. 8, pp.
113649-113666, 2020, doi: 10.1109/
ACCESS.2020.3003192.
4. Gulyamov, K., Yunusov, R.,
Dovudov, S., Sharifov, B., Ghulomzoda,
A., & Safaraliev, M. (2020). Increase
in power of DC/DC converters with
increased number of conversion
channels. В Proceedings of the
2020 Ural Smart Energy Conference,
USEC 2020 (стр. 59-62). [9281246]
(Proceedings of the 2020 Ural Smart
Energy Conference, USEC 2020).
Institute of Electrical and Electronics
Engineers Inc.. https://doi.org/10.1109/
USEC50097.2020.9281246
5. Rahman N, Aiman U, Alam MS, et al.
A non-isolated DC-DC boost converter
with high gain ability for renewable
energy sources applications. 2020
International Conference on Decision
Aid Sciences and Application, DASA
2020, 2020:137–141.
6. Sarvghadi P, Varjani AY. A new
topology of high step-up non isolated
DC-DC converter with modifying in
VMC Network. In: 2021 12th Power
Electronics, Drive Systems, and
Technologies Conference (PEDSTC),
Tabriz, Iran, 2–4 February 2021, 1–5.
7. Котиев, Г. О. О необходимости
создания производства специаль
-
ной колёсной и гусеничной техники
для эксплуатации в условиях аркти
-
ческой зоны РФ / Г. О. Котиев, А. С.
Дьяков, С. А. Сологуб // Журнал авто
-
мобильных инженеров. – 2018. – №
4(111). – С. 27-29. – EDN VWHDIB.
8. Diakov, A. S. Establishment of
production of special wheel and track
technology for extreme natural-climate
conditions of the Arctic / A. S. Diakov, G.
O. Kotiev // MATEC Web of Conferences
: 2018 International Conference on
Modern Trends in Manufacturing
Technologies and Equipment,
ICMTMTE 2018, Sevastopol, 10–14 сен
-
тября 2018 года. Vol. 224. – Sevastopol:
EDP Sciences, 2018. – P. 02096. – DOI
10.1051/matecconf/201822402096. –
EDN UFRCSV.
9. Designs and development of
russian scientifc schools in the feld
of cross-country ground vehicles
building / G. O. Kotiev, B. V. Padalkin,
A. B. Kartashov, A. S. Dyakov // ARPN
Journal of Engineering and Applied
Sciences. – 2017. – Vol. 12, No. 4. – P.
1064-1071. – EDN YMEFMR.
10. Гейтенко Е.Н. Источники вто
-
ричного электропитания. Схемотех
-
ника и расчет. – М.: Солон-Пресс,
2008. -448 с.
11. Сидоров, К. М. Определе
-
ние параметров высокочастотного
трансформатора обратимого преоб
-
разователя постоянного напряже
-
ния транспортного назначения / К.
М. Сидоров // Современные пробле
-
мы науки и образования. – 2014. – №
6. – С. 87. – EDN TGQCNN.
12. Каталог продукции «Гамма
-
мет» 2010. [Электронный ресурс]:
Научно-производственное пред
-
приятие ГАММАМЕТ – Электрон. тек
-
стовые дан. – М., [2013]. – URL: https://
gammamet.ru/images/2013.pdf
13. Москатов Е.А. Теория расчё
-
тов импульсных трансформаторов
двухтактных ИИП и её подтвержде
-
ние практикой. – 2005.
14. Тороидальные магнитопро
-
воды ОЛ. [Электронный ресурс]:
Научно-производственное пред
-
приятие ГАММАМЕТ – Электрон. тек
-
стовые дан. – М., [2010]. – URL: https://
gammamet.ru/index.php/ru/
Дьяков Алексей Сергеевич.
Родился в 1981 году. В 2004 году
окончил Волгоградский государ
-
ственный технический универси
-
тет по специальности «стартовые
и космические комплексы ракет и
космических аппаратов». Получил
квалификацию магистр техники и
технологий. Доктор технических
наук, профессор кафедры «Колес
-
ные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Имеет 114 печатных работ, 1 моно
-
графия, 2 учебных пособия, 15 па
-
тентов.
Закиров Рамиль Агзамович.
Родился в 1948 году. В 1984 году
окончил Челябинский политехни
-
ческий институт (ЧПИ) по специ
-
альности «обработка металлов
давлением». Квалификация - инже
-
нер-металург. Кандидат технических
наук, доцент. Тема диссертации –
«Совершенствование безотходного
производства медных заготовок, на
основе разработки и исследования
новых технологий и оборудования
для поперечной прокатки». Дирек
-
тор НИИ опытного машиностроения
Южно-Уральского государственного
университета. Имеет 17 печатных ра
-
бот, 1 монография, 1 учебная работа,
медаль «За трудовую доблесть».
15
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Голубчик Тимофей
Владимирович.
Родился в 1984 году. В 2007 году
окончил Московский автомобиль
-
но-дорожный институт МАДИ (ГТУ),
по специальности «электрообору
-
дование автомобилей и тракторов».
Кандидат технических наук, доцент
кафедры «Электротехника и сило
-
вая электроника», МГТУ им. Н.Э. Ба
-
умана. Защитил диссертацию в 2009
году по теме «Выбор параметров
комбинированной энергетической
установки автомобилей с примене
-
нием математического моделирова
-
ния». Имеет 37 печатных работ, в том
числе 3 учебных пособия и 5 патен
-
тов. Опыт работы – 18 лет.
Дубовик Дмитрий Васильевич.
Родился в 1988 году. В 2011 году
окончил Сибирский Федеральный
Университет (ИГДГиГ) по специаль
-
ности «Электропривод и автоматика
промышленных установок и техно
-
логических комплексов». Кандидат
технических наук, доцент кафедры
ФН-7 «Электротехника и промыш
-
ленная электроника», Московский
государственный технический уни
-
верситет им. Н.Э.Баумана. Защитил
диссертацию в 2015 году по теме
«Обоснование рациональных ди
-
намических параметров вибраци
-
онных установок с асинхронным
электроприводом для работы в зоне
резонанса». Имеет 10 печатных ра
-
бот, в том числе 2 патента. Опыт ра
-
боты – 12 лет.
Dyakov Alexey Sergeevich.
Born in 1981. In 2004 he graduated
from Volgograd State Technical
University with a degree in launch
and space complexes of rockets and
spacecraft. Qualifed as a Master of
Engineering and Technology. Doctor
of Technical Sciences, Professor of
the Department of Wheeled Vehicles,
Moscow State Technical University.
N.E. Bauman. He has 114 published
works, 1 monograph, 2 textbooks and
15 patents.
Zakirov Ramil Agzamovich.
Born in 1948. In 1984 he graduated
from the Chelyabinsk Polytechnic
Institute (ChPI) with a degree in metal
forming. Qualifcation: metallurgical
engineer. Candidate of Technical
Sciences, Associate Professor.
The topic of the dissertation is
“Improving waste-free production
of copper billets based on the
development and research of new
technologies and equipment for
transverse rolling.” Director of the
Research Institute of Experimental
Mechanical Engineering, South Ural
State University. He has 17 published
works, 1 monograph, 1 educational
work, and a medal “For Labor Valor”.
Golubchik Timofey Vladimirovich.
Born in 1984. In 2007 he graduated
from the Moscow Automobile and
Highway Institute MADI (GTU),
majoring in electrical equipment of cars
and tractors. Candidate of Technical
Sciences, Associate Professor of the
Department of Electrical Engineering
and Power Electronics, MSTU. N.E.
Bauman. He defended his dissertation
in 2009 on the topic “Selection of
parameters for a combined power plant
for automobiles using mathematical
modeling”. He has 37 published works,
including 3 textbooks, 5 patents. Work
experience – 18 years.
Dubovik Dmitry Vasilievich.
Born in 1988. In 2011 he graduated
from the Siberian Federal University
(IGDGiG) with a degree in Electric
Drive and Automation of Industrial
Installations and Technological
Complexes. Candidate of Technical
Sciences, Associate Professor of
the Department of FN-7 “Electrical
Engineering and Industrial
Electronics”, Moscow State Technical
University. N.E. Bauman. He defended
his dissertation in 2015 on the topic
“Substantiation of rational dynamic
parameters of vibration installations
with an asynchronous electric drive
for operation in the resonance zone”.
He has 10 published works, including
2 patents. Work experience – 12 years.
16
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в качестве
пригородных и межрегиональных
электропоездов все более широ
-
кое применение находя электро
-
поезда ЭП3Д и ЭП2Д производства
ОАО «Ордена Трудового Красного
Знамени Демиховский машино
-
строительный завод» [1]. На данных
электропоездах устанавливаются
токоприемники однорычажные лег
-
кие типа АТЛ15-ТЭК130-У1. Совре
-
менный моторвагонный подвижной
состав эксплуатируется при доста
-
точно высоких скоростях движения,
в частности электропоезда ЭП2Д и
ЭП3Д до 120 км/ч. В процессе эксплу
-
атации токоприемники непрерывно
подвергаются воздействию знако
-
переменных динамических воздей
-
ствий. Исследование динамических
процессов, протекающих в процессе
взаимодействия токоприемника и
контактной сети, основываются на
первоначальном определении ста
-
тических характеристик, поэтому
оценка статических характеристик
контакта токоприемника и контакт
-
ной сети является актуальной науч
-
но-технической задачей.
АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ И ПУБЛИКАЦИЙ
Процессом токосъема является
прием и передача электрической
энергии от контактного провода к то
-
коприёмнику через скользящий кон
-
такт [2, 3]. При решении научных или
инженерно-технических задач для
оценки качества токосъёма использу
-
ют ряд технических показателей, даю
-
щих качественную оценку токосъёма
при анализе вариантов конструкций
контактных подвесок и токоприём
-
ников, а также при исследовании их
взаимодействия в различных услови
-
ях эксплуатации. В большинстве ис
-
следований наиболее объективным
параметром, характеризующим каче
-
ство токосъёма, является контактное
нажатие [4-6]. Следует отметить уни
-
версальность такого параметра ра
-
боты скользящих поверхностей, как
контактное усилие, что вполне спра
-
ведливо для скользящего контакта
токоприемника [7]. Установлено, что
чем выше постоянство величины кон
-
тактного нажатия, тем лучше условия
работы скользящего контакта прово
-
да и токосъёмных пластин, при этом
обеспечивается высокое качество
токосъёма и минимальный износ кон
-
тактных вставок и провода, соответ
-
ственно, чем меньше величина пере
-
менной составляющей статического
нажатия токоприемника, тем выше
надежность работы подвижного кон
-
такта [8-11].
Исследование динамики вза
-
имодействия токоприемника и
контактной сети основывается на
определении базовых статических
характеристик данной системы. Пе
-
реход к определению динамических
составляющих взаимодействия то
-
коприёмника и контактного прово
-
да осуществляется путем включения
в статические уравнения инерцион
-
ных сил и моментов [12, 13].
Статическая характеристика
токоприемника в общем случае
Определение основных параметров работы
токоприемника АТЛ15-ТЭК130-У1
// DETERMINATION OF THE MAIN PARAMETERS
OF THE PANTOGRAPH ATL15-TEK130-U1 //
РЯБКО К.А., к.т.н., доцент
ФГБОУ ВО «Ростовский
государственный университет
путей сообщения», филиал
г. Воронеж
Объектом исследования являет
-
ся токоприемник АТЛ15-ТЭК130-У1.
Цель работы – определение основ
-
ных параметров работы токопри
-
емника, на основании полученной
математической модели зависимо
-
сти высоты подъема верхнего шар
-
нира верхней рамы от угла поворо
-
та нижней рамы. Для достижения
поставленной цели в работе были
применены методы: математиче
-
ского анализа, итерационного рас
-
чета и графической интерпрета
-
ции. Полученные результаты могут
быть использованы для оценки пара
-
метров влияния нажатия токопри
-
емника на элементы контактной
подвески с различной эластично
-
стью, а также при усовершенство
-
вании конструкции однорычажных
токоприемников.
Ключевые слова:
Токоприемник,
система рычагов и тяг, кинема
-
тическая схема, высота подъема,
приводной момент, угол поворота,
статическое нажатие.
The object of research is the pantograph
ATL15-TEK130-U1. The purpose of the
work is to determine the main parameters
of the pantograph, based on the obtained
mathematical model of the dependence
of the height of the upper hinge of the
upper frame on the angle of rotation of
the lower frame. To achieve this goal, the
following methods were applied in the
work: mathematical analysis, iterative
calculation and graphical interpretation.
The results obtained can be used to
evaluate the parameters of the efect of
pressing the pantograph on catenary
suspension elements with diferent
elasticity, as well as to improve the design
of single-lever pantographs.
Keywords:
Pantograph, system of
levers and rods, kinematic scheme,
lifting height, driving moment, angle of
rotation, static pressure.
17
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
представлена зависимостью силы
нажатия токоприемника от высоты
подъема контактного полоза при
его движении в вертикальной пло
-
скости [14, 15]. Сам расчет геометри
-
ческих параметров контактной под
-
вески и определение ее провисания
вдоль оси пути не требует статиче
-
ской характеристики токоприемни
-
ка. При решении задач определения
температуры в пятне скользящего
контакта системы «контактный про
-
вод – полоз» статическая характери
-
стика наряду с другими параметра
-
ми имеет первостепенное значение
[16]. Использование статической
характеристики позволяет повы
-
сить точность оценки параметров
влияния нажатия токоприемника
на элементы контактной подвески с
различной эластичность. Также рас
-
пределение силы нажатия оказыва
-
ет влияние на рассеяние мощности
скользящим контактом [17, 18].
Соответственно, определение
расчетной статической характери
-
стики является альтернативой экс
-
периментального исследования
данной системы, что дает преиму
-
щество в виде наличия модели для
исследования и оптимизации кон
-
струкции токоприемника и повыше
-
ния эффективности контакта.
ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ
ИССЛЕДОВАНИЯ
В процессе оценки работы токо
-
приемника АТЛ15-ТЭК130-У1 элек
-
тропоезда ЭП3Д при взаимодей
-
ствии его с контактным проводом
определим три наиболее значимые
системы узлов:
- привод, система рам, рычагов
и тяг;
- верхний узел (каретка) с систе
-
мой рычагов и упругих элементов;
- контактный полоз токоприем
-
ника.
В качестве начальных условий
примем, что рамы токоприемника
находятся в плоском положении.
Определение статических характе
-
ристик токоприемника основывает
-
ся на оценке параметров движения
верхнего шарнира верхней рамы,
соединенной с кареткой.
Приведем кинематическую схему
системы рычагов и тяг (рис. 1), на ос
-
новании которой будут выполняться
расчеты. Принимаем, что вес эле
-
ментов конструкции токоприемника
Q
условно сосредоточен в центре их
масс, момент, создаваемый пневма
-
тическим приводом токоприемника,
обозначим в расчетах
М
п
, статиче
-
ское нажатие токоприемника выра
-
зим в качестве реакции со стороны
контактной подвески –
Р
т
, которая
передается на верхний шарнир
верхней рамы.
Расчетные размеры и вес эле
-
ментов кинематической схемы то
-
коприемника приведены в таблице
1 [19].
L
7
L
6
L
5
L
4
L
1
L
3
L
2
α
β
γ
ε
ζ
η
Q
2
Q
1
R
D
A
D
C
B
R
A
Q
5
P
m
Q
7
Q
8
Q
9
Q
6
δ
F
Рис. 1. Расчетная кинематическая схема системы рычагов
и тяг токоприемника
Табл. 1. Параметры длины и вес основных элементов расчетной схемы токоприемника
№ элемента
схемы
Физический смысл элемента
(обозначение на схеме)
Расчетная
масса, Н
Расчетная
длина, мм
Расчетное положение
центра масс, мм
1
Нижняя рама (отрезок АВ)
239,0
1702
573
2
Нижняя тяга (отрезок CD)
31,5
1096
552
3
Часть верхней рамы ниже шарнира ниж
-
ней рамы (отрезок BC)
5,2
430
-
4
Узел крепления нижней и верхней рам
11,8
-
-
5
Синхротяга
32,0
1976
706
6
Верхняя рама (отрезок BF)
113,4
1976
808
7
Верхний шарнир
4,0
-
-
8
Каретка
73,6
-
-
9
Полоз токоприемника
233,5
-
-
18
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
При определении как статиче
-
ской, так и динамической характе
-
ристик токоприемника изначально
необходимо задаться зависимостью
высоты подъема верхнего шарнира
верхней рамы от угла поворота ниж
-
ней рамы, которая может быть запи
-
сана в виде:
γ
α
sin
sin
BF
AB
h
+
=
.
Угол поворота нижней рамы
представим в виде следующего вы
-
ражения:
α
ζ
ε
δ
π
γ
−
−
−
−
=
.
Угол
ε
представим выражением:
⋅
−
+
=
BD
BC
CD
BD
BC
2
arccos
2
2
2
ε
,
а угол
ζ
определяется из выражения:
+
=
)
sin(
arcsin
β
α
ζ
BD
AD
,
соответственно, отрезок BD запи
-
шем в виде:
(
)
β
α
+
⋅
−
+
=
cos
2
2
2
AD
AB
AD
AB
BD
.
В таком случае искомая зави
-
симость высоты подъема верхнего
шарнира верхней рамы токоприем
-
ника от угла поворота будет иметь
следующий вид:
−
+
−
⋅
−
+
−
−
+
=
α
β
α
δ
π
α
)
sin(
arcsin
2
arccos
sin(
sin
2
2
2
BD
AD
BD
BC
CD
BD
BC
BF
AB
h
−
+
−
⋅
−
+
−
−
+
=
α
β
α
δ
π
α
)
sin(
arcsin
2
arccos
sin(
sin
2
2
2
BD
AD
BD
BC
CD
BD
BC
BF
AB
h
−
+
−
⋅
−
+
−
−
+
=
α
β
α
δ
π
α
)
sin(
arcsin
2
arccos
sin(
sin
2
2
2
BD
AD
BD
BC
CD
BD
BC
BF
AB
h
.
Полученная зависимость значе
-
ния
h
для диапазона углов поворота
от 0 до 60° приведена на рисунке 2.
Рассмотрим порядок определе
-
ния зависимости силы статического
нажатия
Р
Т
от угла поворота нижней
рамы
α
. На первом этапе освободим
-
ся от шарнирных связей в точках
A
и
D
и выполним их замену реакциями
R
A
и
R
D
соответственно. Выполним
перенос сил
Q
1
и
Q
2
из центров масс
в точки
В
и
С
и добавим моменты
этих сил относительно точек пере
-
носа. Применим к расчетной схеме
принцип отвердевания, поскольку
принятая расчетная схема является
плоской, сумма моментов относи
-
тельно любой точки системы и сум
-
мы проекций всех сил, действующих
на систему, на горизонтальную и
вертикальную ось – равны нулю.
Соответственно, реакцию
R
D
можно выразить из суммы моментов
относительно, например, точки В:
.
0
cos
)
(
cos
)
(
)
cos(
)
(
cos
)
sin(
1
41232
32
9
5
=−−−−
−+⋅++⋅−++⋅⋅
∑
=
αγ
δηηηγδ
LLQLLQ
BCQQLQBCR
i
i
i
D
.
0
cos
)
(
cos
)
(
)
cos(
)
(
cos
)
sin(
1
4
1
2
3
2
3
2
9
5
=
−
−
−
−
−
+
⋅
+
+
⋅−++⋅⋅
∑
=
αγ
δηηηγδ
LLQLLQ
BCQQLQBCR
i
i
i
D
.0cos)(cos)(
)cos()(cos)sin(
141232
32
9
5
=−−−−
−+⋅++⋅−++⋅⋅
∑
=
αγ
δηηηγδ
LLQLLQ
BCQQLQBCR
i
i
i
D
Для определения момента при
-
вода перенесем веса частей то
-
коприемника в точку А. Учитывая
условие плоскопараллельности рас
-
сматриваемой системы сил, полу
-
чим следующее уравнение:
∑
=
Σ
=
i
i
Q
Q
9
1
.
При переносе весов возникает
пара сил, сумма моментов, которых
будет иметь вид:
.
cos
cos
cos
)
(
cos
)
(
9
5
9
4
4
1
1
3
2
3
3
2
2
∑
∑
=
=
+
+
+
+
+
+
⋅
+
⋅
=
∑
i
i
i
i
i
L
Q
Q
L
L
Q
AD
Q
Q
L
Q
L
Q
M
η
α
β
γ
.
cos
cos
cos
)
(
cos
)
(
9
5
9
4
4
1
1
3
2
3
3
2
2
∑
∑
=
=
+
+
+
+
+
+
⋅
+
⋅
=
∑
i
i
i
i
i
L
Q
Q
L
L
Q
AD
Q
Q
L
Q
L
Q
M
η
α
β
γ
.
cos
cos
cos
)
(
cos
)
(
9
5
9
4
4
1
1
3
2
3
3
2
2
∑
∑
=
=
+
+
+
+
+
+
⋅
+
⋅
=
∑
i
i
i
i
i
L
Q
Q
L
L
Q
AD
Q
Q
L
Q
L
Q
M
η
α
β
γ
Согласно расчетной схемы то
-
коприемник находится в состоянии
равновесия под воздействием силы
R
D
, приложенной к точке
D
вдоль
линии
СD
, а также сил
Q
∑
и
R
A
и двух
моментов
M
∑
и
M
n
.
Для определения момента при
-
вода
M
n
рассмотрим уравнение мо
-
ментов относительно точки
А
:
()
,0sin
=+−−
Σ
γβ
ADRMM
Dn
получим из данного выражения
уравнение
M
n
:
(
)
γ
β
+
+
=
Σ
sin
AD
R
M
M
D
n
. (1)
Угол γ запишем в виде:
θ
ζ
α
γ
−
+
=
,
где
2
2
2
2
2
2
arccos
BD
CD
BC
BD
CD
−
+
=
θ
.
Из выражения (1) следует, что мо
-
мент Мп обеспечивает удержание
каретки в заданном положении без
учета нажатия токоприемника. Со
-
ответственно, с учетом нажатия то
-
коприемника на контактный провод
расчетные зависимости приобрета
-
ют следующий вид:
(
)
.
))
sin(
(
)
cos
)
(
cos
)
(
)
cos(
)
(
cos
(
1
1
4
1
2
3
2
3
2
9
5
'
D
−
=
+
+
⋅
−
+
−
+
+
+
⋅
+
−
+
=
∑
η
γ
δ
α
γ
δ
η
η
BC
L
L
Q
L
L
Q
BC
Q
Q
L
Q
BF
P
R
i
i
i
m
(
)
.
))
sin(
(
)
cos
)
(
cos
)
(
)
cos(
)
(
cos
(
1
1
4
1
2
3
2
3
2
9
5
'
D
−
=
+
+
⋅
−
+
−
+
+
+
⋅
+
−
+
=
∑
η
γ
δ
α
γ
δ
η
η
BC
L
L
Q
L
L
Q
BC
Q
Q
L
Q
BF
P
R
i
i
i
m
(
)
.
))
sin(
(
)
cos
)
(
cos
)
(
)
cos(
)
(
cos
(
1
1
4
1
2
3
2
3
2
9
5
'
D
−
=
+
+
⋅
−
+
−
+
+
+
⋅
+
−
+
=
∑
η
γ
δ
α
γ
δ
η
η
BC
L
L
Q
L
L
Q
BC
Q
Q
L
Q
BF
P
R
i
i
i
m
(
)
.
))
sin(
(
)
cos
)
(
cos
)
(
)
cos(
)
(
cos
(
1
1
4
1
2
3
2
3
2
9
5
'
D
−
=
+
+
⋅
−
+
−
+
+
+
⋅
+
−
+
=
∑
η
γ
δ
α
γ
δ
η
η
BC
L
L
Q
L
L
Q
BC
Q
Q
L
Q
BF
P
R
i
i
i
m
.
∑
=
Σ
+=
9
1
'
i
Ti
PQQ
.
(
)
α
η
cos
cos
'
AB
BF
P
M
M
T
−
−
=
Σ
Σ
.
(
)
'
'
'
sin
Σ
+
+
=
M
AD
R
M
D
П
γ
β
.
Рис. 2. Зависимость высоты подъема верхнего шарнира верхней рамы от угла
поворота нижней рамы
19
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
На основании полученных зави
-
симостей, выполнен итеративный
расчет семейства кривых (рис. 3)
зависимостей приводного момента
от угла поворота нижней рамы для
различных статических нажатий то
-
коприемника.
Выполненный расчет зависи
-
мости приводного момента от угла
поворота нижней рамы для различ
-
ных статических нажатий токопри
-
емника свидетельствует о том, что
при работе токоприемника АТЛ15-
ТЭК130-У1 электропоезда ЭП3Д
характеристики взаимодействия
контактного провода с токоприем
-
ником находятся в установленных
пределах. Полученные параметры
приводного момента привода токо
-
приемника обеспечивают необхо
-
димый диапазон высоты подъема
каретки в пределах, установленных
техническими характеристиками на
всех рабочих высотах контактной
подвески.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Получена математическая мо
-
дель для определения зависимости
высоты подъема верхнего шарнира
верхней рамы от угла поворота ниж
-
ней рамы, а также зависимости при
-
водного момента от угла поворота
нижней рамы для различных стати
-
ческих нажатий токоприемника.
По результатам моделирования
получен диапазон значений зависи
-
мости приводного момента от угла
поворота нижней рамы для различ
-
ных статических нажатий токопри
-
емника в пределах 0…120 Н.
Установлено, что токоприем
-
ник АТЛ15-ТЭК130-У1 обеспечива
-
ет необходимый диапазон высоты
подъема каретки с требуемым ста
-
тическим нажатием в пределах, уста
-
новленных техническими характе
-
ристиками на всех рабочих высотах
контактной подвески.
Полученные результаты могут
быть использованы как в процессе
решения задач определения тем
-
пературы в пятне скользящего кон
-
такта системы «контактный провод –
полоз» оценки параметров влияния
нажатия токоприемника на элемен
-
ты контактной подвески с различной
эластичностью, так и в исследовани
-
ях, направленных на совершенство
-
вание конструкции однорычажных
токоприемников.
Литература
1. Рябко, Е. В. Повышение энер
-
гоэффективности моторвагонного
подвижного состава за счет исполь
-
зования емкостного конденсаторно
-
го накопителя энергии / Е. В. Рябко,
К. А. Рябко, А. В. Сацюк // Сборник
научных трудов Донецкого инсти
-
тута железнодорожного транспор
-
та. – 2020. – № 59. – С. 73-82. – EDN
QCRRZB.
2. ГОСТ 32793 - 2014 Токосъем
токоприемником железнодорожно
-
го электроподвижного состава. Но
-
менклатура показателей качества и
методы их определения. – М.: Стан
-
дартинформ, 2015. – 20 с.
3. ГОСТ 32895-2014.Электрифика
-
ция и электроснабжение железных
дорог. Термины и определения. – М.:
Стандартинформ, 2014 г.
4. Литвинова, В. В. Стохастиче
-
ская модель процесса токосъема
с контактной сети токоприемника
электроподвижного состава при
высоких скоростях движения / В. В.
Литвинова, В. В. Моисеев, Е. В. Рунев
// Интеллектуальные технологии на
транспорте. – 2021. – № 2(26). – С. 55-
62. – EDN DKUAFM.
5. Математическое моделирова
-
ние механического взаимодействия
токоприемников и контактной под
-
вески для скоростных электрифици
-
рованных железных дорог / Б. С. Гри
-
горьев, О. А. Головин, Е. Д. Викторов,
Е. В. Кудряшов // Научно-технические
ведомости Санкт-Петербургского го
-
сударственного политехнического
университета. – 2012. – № 4(159). – С.
155-162. – EDN PLUKBH.
6. Мухамеджанов, М. Ф. Модели
-
рование процессов в скользящем
контакте токоприемника и контакт
-
ной подвески в условиях высокоско
-
ростного движения / М. Ф. Мухамед
-
жанов // Известия Транссиба. – 2021.
– № 4(48). – С. 57-65. – EDN ZGQTTC.
7. Арефьев, Е. М. Допускаемое
контактное усилие при вибрацион
-
ной очистке конвейерных лент / Е.
М. Арефьев, Е. А. Манакин // Энер
-
госберегающие агротехнологии и
техника для северного земледелия и
животноводства, Киров, 12-14 дека
-
бря 2018 года. – Киров: ООО «Киров
-
ская областная типография», 2018.
– С. 339-343. – EDN YWYCYH.
8. Сидоров, О. А. Оценка показа
-
телей надежности токоприемника
скоростного электроподвижного
состава / О. А. Сидоров, В. В. Свешни
-
ков, С. Ю. Сосновский // Транспорт
-
ная инфраструктура Сибирского ре
-
гиона. – 2013. – Т. 2. – С. 15-20. – EDN
SXLKWP.
9. Филиппов, В. М. Совершенство
-
вание математической модели изна
-
Рис. 3. Зависимость приводного момента от угла поворота нижней рамы для
различных статических нажатий токоприемника
20
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
шивания элементов контактных пар
устройств токосъема электрическо
-
го транспорта при высокоскорост
-
ном движении / В. М. Филиппов, О. А.
Сидоров, Н. В. Миронос // Известия
Транссиба. – 2020. – № 2(42). – С. 2-8.
– EDN WQXNVC.
10. Анализ характерных неис
-
правностей и количественных пока
-
зателей по отказам электрического
оборудования электровоза ВЛ80т /
К. А. Рябко, Е. В. Рябко, В. А. Пьяни
-
кин, А. В. Кочев // Сборник научных
трудов Донецкого института желез
-
нодорожного транспорта. – 2018. –
№ 51. – С. 85-91. – EDN YUVGWT.
11. Панов В.С., Водолазская Н.В.
Теоретический анализ методов по
-
вышения надежности электроо
-
борудования // Горинские чтения.
Инновационные решения для АПК
(29-30 марта 2022 года): в 6-ти томах,
т.4. – Майский: Белгородский ГАУ,
2022. – С. 179-180.
12. Маслов, Г. П. Рациональная
аэродинамическая характеристика
токоприемника по условиям токо
-
съема / Г. П. Маслов, А. Е. Чепурко
// Известия Транссиба. – 2012. – №
3(11). – С. 34-40. – EDN PLSHOJ.
13. Сидоров, О. А. Выбор метода
численного моделирования токо
-
приемника электроподвижного со
-
става / О. А. Сидоров, И. Л. Саля // Из
-
вестия Транссиба. – 2016. – № 2(26).
– С. 107-112. – EDN WLBFMN.
14. Патент на полезную модель №
159976 U1 Российская Федерация,
МПК B60L 3/12, B60L 5/00. Устрой
-
ство измерения характеристики ста
-
тического нажатия токоприемника :
№ 2015130661/11 : заявл. 23.07.2015
: опубл. 27.02.2016 / О. А. Сидоров,
А. Н. Смердин, И. Е. Чертков [и др.]
; заявитель Федеральное государ
-
ственное бюджетное образователь
-
ное учреждение высшего профес
-
сионального образования «Омский
государственный университет путей
сообщения» (ОмГУПС (ОмИИТ)). –
EDN ZHPYGT.
15. Саля, И. Л. Моделирование
и расчет статических характери
-
стик скоростного токоприемника
электроподвижного состава / И. Л.
Саля, С. В. Заренков, О. А. Ходунова
// Математическое моделирование
и расчет узлов и устройств объек
-
тов железнодорожного транспорта
: межвузовский тематический сбор
-
ник научных трудов. – Омск : Омский
государственный университет путей
сообщения, 2012. – С. 13-16. – EDN
REWPMJ.
16. Сидоров, О. А. Исследование
температуры нагрева полоза токо
-
приемника и способы ее снижения /
О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, В. В. То
-
милов // Известия Транссиба. – 2017.
– № 4(32). – С. 25-34. – EDN YVJLYG.
17. Исследование токовой нагру
-
зочной способности токоприемника
магистрального электроподвижно
-
го состава / О. А. Сидоров, В. М. Пав
-
лов и др. // Вестник ВНИИЖТа. – М.,
2015. – № 4. – С. 19-24.
18. Голубков, А. С. Совершенство
-
вание эксплуатационных показате
-
лей системы токосъема на основе
предварительных расчетов нажатия
в контакте / А. С. Голубков, Г. Р. Ермач
-
ков, С. Н. Смердин // Эксплуатацион
-
ная надежность локомотивного пар
-
ка и повышение эффективности тяги
поездов : Материалы пятой всерос
-
сийской научно-технической конфе
-
ренции с международным участием,
посвящённой 75-летию победы в Ве
-
ликой Отечественной войне, 85-ле
-
тию кафедры "Подвижной состав
электрических железных дорог",
120-летию основания Омского госу
-
дарственного университета путей
сообщения, Омск, 12 ноября 2020
года. – Омск: Омский государствен
-
ный университет путей сообщения,
2020. – С. 125-133. – EDN GXUCFB.
19. Производственно-инжини
-
ринговая компания ООО «ТрансЭл
-
Кон». Асимметричный токоприем
-
ник легкого типа АТЛ15-ТЭК130-У1.
[Электронный ресурс] // URL: http://
www.transelcon.ru/ru/produktsija-
i-uslugi/elektrooborudovanie-
podvizhnogo-sostava/
asimmetrichnyj-tokopriemnik-
legkogo-tipa-atl15-tek130-u1 (дата
обращения: 28.05.2023).
Рябко Константин Александрович
Родился в 1984 году. В 2005 году
окончил Донецкий институт желез
-
нодорожного транспорта. Кандидат
технических наук, доцент. В 2012 году
защитил кандидатскую диссертацию
на тему «Продление срока службы
аккумуляторных батарей маневро
-
вых тепловозов путем усовершен
-
ствования системы пуска дизеля».
Опты работы – 17 лет. В настоящее
время работает доцентом кафедры
«Социально-гуманитарные, есте
-
ственно-научные и общепрофесси
-
ональные дисциплины», ФГБОУ ВО
«Ростовский государственный уни
-
верситет путей сообщения», филиал
в г. Воронеж. Опубликовал более 70
печатных работ, в том числе 15 учеб
-
ных изданий и 4 патента.
Ryabko Konstantin
Born in 1984. In 2005 he graduated
from the Donetsk Institute of Railway
Transport. Candidate of Technical
Sciences, Associate Professor. In 2012
he defended his Ph.D. thesis on the
topic "Extension of the service life of
shunting diesel locomotive batteries
by improving the diesel start-up
system". Work experience - 17 years.
Currently works as an associate
professor of the department "Social-
humanitarian, natural-science and
general professional disciplines",
Federal State Budgetary Educational
Institution of Higher Education
"Rostov State Transport University", a
branch in Voronezh. He has published
more than 70 publications, including
15 educational publications and 4
patents.
21
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Пространственно-векторная модуляция
в многофазных электромеханических системах
// SPACE VECTOR MODULATION IN MULTIPHASE
ELECTROMECHANICAL SYSTEMS //
Терешкин В.М., к.т.н.,
ФГБОУ ВО «Уфимский
университет науки
и технологий»,
г. Уфа
Баландин С.П., к.ф-м.н., доцент,
ФГБОУ ВО «Уфимский
университет науки
и технологий»,
г. Уфа
Гусев Д.С.,
ФГБОУ ВО «Уфимский
университет науки
и технологий»,
г. Уфа
Горбатков П.В.
ФГБОУ ВО «Уфимский
университет науки
и технологий»,
г. Уфа
Создание частотно управляемо
-
го электропривода на основе много
-
фазных двигателей с вращающимся
полем (синхронных и асинхронных)
является перспективным направ
-
лением развития электротяги в
автомобилестроении, на локомо
-
тивах железнодорожного транспор
-
та, в силовых установках водного
транспорта, в авиации. Перспекти
-
ва обусловлена достижениями в
области силовой электроники,
микроэлектроники и цифровых си
-
стем управления на основе микро
-
контроллеров, а также появлением
новых электротехнических мате
-
риалов.
При формировании симметрич
-
ного многофазного напряжения с
помощью силового преобразова
-
теля электромеханической систе
-
мы применяется режим, который
носит название «пространствен
-
но-векторная широтно-импульсная
модуляция» (SVPWM). Целью работы
является разработка и исследова
-
ние трех алгоритмов, реализующих
пространственно-векторную моду
-
ляцию в пятифазной электромеха
-
нической системе.
В теоретических исследованиях
использованы методы линейной ал
-
гебры (векторы, матрицы) и прямое
преобразование Фурье (разложение
в гармонический ряд периодической
дискретной функции). Предложено
понятие «двоичный код результиру
-
ющего вектора дискретных состо
-
яний». Экспериментальная часть
работы посвящена реализации ал
-
горитмов пространственно-век
-
торной модуляции на макетном
образце пятифазной электромеха
-
нической системы и снятию осцил
-
лограмм фазного напряжения, кото
-
рые приведены в работе.
Результаты работы могут
быть использованы при создании
электромеханических систем на ос
-
нове пятифазного двигателя.
Ключевые слова:
Пятифазная
электромеханическая система. Ал
-
горитмы пространственно-век
-
торной модуляции. Матричная
форма представления алгоритмов.
The creation of a frequency-controlled
electric drive based on multiphase motors
with a rotating feld (synchronous and
asynchronous) is a promising direction
for the development of electric traction
in the automotive industry, on railway
locomotives, in power plants of water
transport, and in aviation. The prospect is
driven by advances in power electronics,
microelectronics and digital control
systems based on microcontrollers, as
well as the emergence of new electrical
materials.
When generating a symmetrical
multiphase voltage using a power
converter of an electromechanical
system, a mode called “space vector
pulse width modulation” (SVPWM)
is used. The purpose of the work is to
develop and study three algorithms that
implement space-vector modulation in
a fve-phase electromechanical system.
In theoretical studies, methods of
linear algebra (vectors, matrices) and
direct Fourier transform (harmonic series
expansion of a periodic discrete function)
were used. The concept of “binary code of
the resulting vector of discrete states” is
proposed. The experimental part of the
work is devoted to the implementation
of space-vector modulation algorithms
on a prototype of a fve-phase
electromechanical system and the
recording of phase voltage oscillograms,
which are given in the work.
The results of the work can be used to
create electromechanical systems based
on a fve-phase motor.
Keywords:
Five-phase
electromechanical system. Space vector
modulation algorithms. Matrix form of
representation of algorithms.
Введение
В электротехническом смысле
пространственно-векторная мо
-
дуляция (SVPWM) – это процесс
формирования симметричного
многофазного напряжения (или
2m – ступенчатая коммутация, где
m – число фаз). Процесс формиро
-
вания трехфазного напряжения (6-
ти ступенчатая коммутация) для 3-х
фазной системы изучен, а частотно
управляемый электропривод на ос
-
нове трехфазного двигателя нахо
-
дится в области практического при
-
менения.
22
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Исследованиям в области мно
-
гофазных электромеханических
систем посвящено значительное
количество публикаций, например,
[1-14]. Установлено, что многофаз
-
ные электромеханические системы
(число фаз более трех) имеют преи
-
мущества:
- снижение уровня вибраций
электромагнитного происхождения
(тангенциального и радиального ти
-
пов);
- уменьшения номинального фаз
-
ного тока двигателя (или снижение
номинального фазного напряжения
в зависимости числа витков в фазе);
- новые возможности в управ
-
лении при реализации векторного
регулятора. (Развитие «стратегии Та
-
кахаши» и идей Блашке при реализа
-
ции векторного управления);
- увеличение возможного ко
-
личества алгоритмов управления
преобразователем при реализации
пространственно-векторной моду
-
ляции;
- повышение коэффициента ис
-
пользования по напряжению преоб
-
разователя;
- повышение отказоустойчиво
-
сти системы.
Для внедрения электромеханиче
-
ских систем с количеством фаз более
трех (5, 7, 11… и т.д.) необходимы до
-
полнительные теоретические и экс
-
периментальные исследования.
Изучению особенностей про
-
странственно-векторной модуляции
пятифазной электромеханической
системы посвящена данная работа.
Для исследований были изготов
-
лены макетные образцы 5-ти фазно
-
го синхронного двигателя с возбуж
-
дением от постоянных магнитов на
основе магнитной системы 3-х фаз
-
ного двигателя. Модернизация со
-
стояла в изменении схемы рабочей
обмотки 3-х фазного двигателя.
Для формирования 5-ти фазного
напряжения (для реализации алго
-
ритмов пространственно-вектор
-
ной модуляции) был изготовлен ма
-
кетный образец преобразователя.
Для проведения исследований элек
-
тромеханических систем с количе
-
ством фазных обмоток от 3 до 8 был
изготовлен универсальный стенд.
На рис.1 приведена эксперимен
-
тальная установка электромехани
-
ческой системы на основе пятифаз
-
ного и семифазного двигателей.
Для описания алгоритмов про
-
странственно-векторной модуляции
(SVPWM) на рис.2 приведена функ
-
циональная схема силовой части
пятифазной электромеханической
системы, где изображено: пятифаз
-
ная обмотка (ABCDE) электродвига
-
теля (ЭД), вентильный преобразова
-
тель (ВП), у которого верхние ключи
обозначены цифрами 1, 3, 5, 7, 9, а
нижние ключи цифрами 2, 4, 6, 8, 10
и источник питания с входным напря
-
жением . Если замкнут верхний ключ
диагонали моста преобразователя, а
нижний ключ разомкнут, то состоя
-
ние диагонали обозначается логиче
-
ской «1»; если замкнут нижний ключ,
а верхний разомкнут, то состояние
соответствует логическому «0». Это
допущение позволяет записывать
алгоритмы пространственно-вектор
-
ной модуляции в виде двоичных ко
-
дов. Всего пятифазный преобразова
-
тель имеет логических состояний и
формирует в пятифазной системе 30
активных результирующих векторов
дискретных состояний и два нулевых
вектора. Двоичные коды активных
вектор имеют вид в диапазоне 11110-
00001; двоичные коды нулевых век
-
торов имеют вид: 00000 (замкнуты
нижние ключи, верхние разомкнуты)
и 11111 (замкнуты верхние ключи,
нижние разомкнуты).
Алгоритмы
пространственно-векторной
модуляции пятифазной
электромеханической системы
Трехфазная система имеет один
алгоритм, реализующий простран
-
Рис.1 Электромеханическая система на основе пятифазного и семифазного
двигателей
Рис.2 Функциональная схема пятифазной электромеханической системы
23
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
ственно-векторную модуляцию и
одну форму фазного напряжения.
Пятифазная система имеет не
-
сколько алгоритмов, реализующих
пространственно-векторную мо
-
дуляцию, которые соответствуют
различным формам фазного напря
-
жения. В работе исследуется три ал
-
горитма. Например, при реализации
алгоритма:
1) 10011, 10001, 11001, 11000,
11100, 01100, 01110, 00110, 00111,
00011
формируется симметричное
пятифазное напряжение с формой
фазного напряжения, приведенной
на рис.3.
Построение результирующе
-
го вектора дискретных состояний,
который соответствует двоичному
коду 10011, изображено на рис.4.
Модуль результирующего векто
-
ра (при единичном входном напря
-
жении преобразователя) определя
-
ется:
2322
||2cos2cos1,618
55555
РЕЗ
U
ππ
=+⋅⋅+=
(1)
На рис.5 изображена звезда фаз
-
ных и линейных напряжений пяти
-
фазной системы. Из рис.5 следует
равенство:
2
sin
5
1,618
sin
5
AC
AB
π
π
==
(2)
2
sin
2322
5
2cos2cos
55555
sin
5
π
ππ
π
+⋅⋅+=
(3)
Из (1) и (2) следует тождествен
-
но (3). Из тождественного равенства
следует, что пятифазная электроме
-
ханическая система соответствует
пропорциям «золотого сечения»: Ф
2
= Ф +1.
Всего при реализации алгоритма 1)
формируется десять пространствен
-
ных результирующих векторов дис
-
кретных состояний с модулем 1, 618,
которые имеют пространственный
шаг
5
π
. Алгоритм 1) может быть
представлен в виде матрицы A. Каж
-
дый столбец матрицы соответствует
двоичному коду результирующего
вектора дискретных состояний, а
каждая строка (всего пять строк) со
-
ответствует форме фазного напря
-
жения симметричного пятифазного
напряжения.
1111100000
0011111000
0000111110
1000001111
1110000011
A
=
При реализации
алгоритма простран
-
ственно-векторной
модуляции:
2) 10010, 10101,
01001, 11010, 10100,
01101, 01010, 10110,
00101, 01011
формируется
симметричное пяти
-
фазное напряжение с формой фаз
-
ного напряжения, приведенной на
рис.6. (На рис.6 представлена осцил
-
лограмма при ШИМ50%).
Построение результирующего
вектора дискретных состояний, ко
-
торый соответствует коду 10010,
изображено на рис.7.
Модуль результирующего векто
-
ра (при ШИМ100%) определяется:
2232
||2cos2cos0,618
55555
РЕЗ
U
ππ
=−+⋅⋅+=
(4)
Из рис.5 следует равенство:
sin
5
0,618
2
sin
5
AB
AC
π
π
==
(5)
Из (4) и (5) следует тождественно
(6).
sin
2232
5
2cos2cos
2
55555
sin
5
π
ππ
π
−+⋅⋅+=
(6)
Всего при реализации алгоритма
2) формируется десять простран
-
ственных результирующих векторов
дискретных состояний с модулем
0,618. Векторы имеют простран
-
ственный шаг . Алгоритм 2) может
быть представлен в виде матрицы B.
Каждый столбец матрицы соответ
-
ствует двоичному коду результиру
-
ющего вектора дискретных состо
-
яний, а каждая строка (всего пять
строк) соответствует форме фазного
напряжения симметричного пяти
-
фазного напряжения.
1101100100
0011011001
0100110110
1001001101
0110010011
B
=
Рис.4 Построение результирующего вектора дискретных состояний
с двоичным кодом 10011
Рис.3 Форма фазного напряжения при реализации
алгоритма 1)
Рис.5 Звезда фазных и линейных
напряжений пятифазной системы
24
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
При реализации алгоритма про
-
странственно-векторной модуля
-
ции:
3) 00001, 11011, 10000, 11101,
01000,11110, 00100, 01111, 00010,
10111
формируется симметричное пя
-
тифазное напряжение с формой
фазного напряжения, приведенной
на рис.8. (На рис.8 представлена ос
-
циллограмма при ШИМ50%).
Построение результирующего
вектора дискретных состояний, ко
-
торый соответствует коду 10000,
изображено на рис.9.
Модуль результирующего векто
-
ра (при ШИМ100%) определяется:
4112
||2cos2cos1
55555
РЕЗ
U
ππ
=+⋅⋅−=
(7)
Всего при реализации алгоритма
3) формируется десять простран
-
ственных результирующих векторов
дискретных состояний с модулем
1. Векторы имеют пространствен
-
ный шаг . Алгоритм 3) может быть
представлен в виде матрицы C. Каж
-
дый столбец матрицы соответствует
двоичному коду результирующего
вектора дискретных состояний, а
каждая строка (всего пять строк) со
-
ответствует форме фазного напря
-
жения симметричного пятифазного
напряжения.
0111010001
0101110100
0001011101
0100010111
1101000101
C
=
На рис.10 изображена теорети
-
ческая форма фазного напряжения
при единичном значении входного
напряжения преобразователя. Кри
-
вая соответствует осциллограмме,
приведенной на рис.3.
Учитывая значения тригонометри
-
ческих функций нестандартных углов
51
cos
54
π
+
=
251
cos
54
π
−
=
, после
разложения в ряд Фурье функции по
рис.10 получим:
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(co
s144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(co
s144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(co
s144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(co
s144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(co
s144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(co
s144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(cos144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
1
22323
((cos36cos0)(cos72cos36)(cos108cos72)(cos144cos108)
5555
2
(cos180cos144)
5
22233223322
(cos36cos72cos36cos108cos72cos144cos108cos144
5555555555
22
(2cos3
5
b
π
π
π
=−−+−+−+−
+−=
−−+−+−+−−−=
=⋅+
2251512
6cos72)(2)
544
ππ
+−
−=⋅+−=
Значение амплитуды первой гар
-
моники функции по рис.10 тожде
-
ственно равно и совпадает со зна
-
чением первой гармоники меандра
с амплитудой 0,5.
Выводы
1. Пятифазная электромехани
-
ческая система в процессе реали
-
Рис.6 Форма фазного напряжения при реали
-
зации алгоритма 2)
Рис.7 Построение результирующего вектора дискретных состояний с
двоичным кодом 10010
Рис.8 Форма фазного напряжения при реализа
-
ции алгоритма 3)
Рис.9 Построение результирующего вектора дискретных состояний с
двоичным кодом 10000
Рис.10 Теоретическая форма фазного
напряжения
25
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
зации пространственно-векторной
модуляции формирует тридцать
активных пространственных резуль
-
тирующих векторов дискретных со
-
стояний.
2. Тридцать векторов могут быть
разбиты на три группы по десять
векторов. Общий признак векторов
в группе – модуль вектора. Значения
модулей результирующих векто
-
ров дискретных состояний: 0,618, 1,
1,618.
3. Пяятифазная электромехани
-
ческая система содержит пропор
-
ции «золотого сечения».
Литература
1. Gonzalez-Prieto, A., Gonzalez-
Prieto, I., Yepes, A.G., Duran, M.J., Doval-
Gandoy, J. Symmetrical Six-Phase
Induction Machines: A Solution for
Multiphase Direct Control Strategies //
Proceedings of the IEEE International
Conference on Industrial Technology,
2021, 2021-March, p. 1362–1367,
9453649
2. Barrero, F., Rodas, J. Control of
power electronics converters and
electric motor drives // Energies, 2021,
14(15), 4591
3. Rubino, S., Dordevic, O., Bojoi,
R., Levi, E. Modular Vector Control
of Multi-Three-Phase Permanent
Magnet Synchronous Motors // IEEE
Transactions on Industrial Electronics
, 2021, 68(10), p. 9136–9147, 9209077
4. Slunjski, M., Stiscia, O., Jones, M.,
Levi, E. General Torque Enhancement
Approach for a Nine-Phase Surface
PMSM with Built-In Fault Tolerance
// IEEE Transactions on Industrial
Electronics, 2021, 68(8), p. 6412–6423,
9138743
5. Gonzalez-Prieto, A., Gonzalez-
Prieto, I., Yepes, A.G., Duran, M.J., Doval-
Gandoy, J. Symmetrical Six-Phase
Induction Machines: A Solution for
Multiphase Direct Control Strategies //
Proceedings of the IEEE International
Conference on Industrial Technology,
2021, 2021-March, p. 1362–1367,
9453649
6. Bermúdez, M., Barrero, F., Martín,
C., Perales, M. Performance analysis of
direct torque controllers in fve-phase
electrical drives // Applied Sciences
(Switzerland), 2021, 11(24), 11964
7. Yepes, A.G., Doval-Gandoy,
J. Overmodulation Method with
Adaptive x-y Current Limitation for
Five-Phase Induction Motor Drives
// IEEE Transactions on Industrial
Electronics, 2022, 69(3), p. 2240–2251
8. Голубев А.Н., Алейников А.В
Алгоритм управления, улучшаю
-
щий вибросиловые характеристики
многофазного магнитоэлектриче
-
ского электропривода // Вестник
Ивановского государственного
энергетического университета.
2021. №6. С.38-44.
9. Алейников А.В., Голубев А.Н
Разработка алгоритма управления,
уменьшающего вибрации много
-
фазного синхронного электродви
-
гателя // в сборнике: «Актуальные
проблемы электроэнергетики.
Сборник научно-технических ста
-
тей конференции». Нижний Новго
-
род, 2021. С.69-75.
10.Голубев А.Н. Синхронный
многофазный электропривод с
управлением по основному энер
-
гетическому каналу // Вестник Ива
-
новского государственного энерге
-
тического университета. 2023. № 1.
С.53-59.
11. Голубев А.Н. Синхронный
многофазный электропривод с
управлением по многоканальному
принципу // Вестник Ивановского
государственного энергетического
университета. 2023. № 5. С.62-67.
12. Томасов В.С., Усольцев А.А.,
Моравец М., Щепанковский П., Ст
-
шелецкий Р. Несимметричные ре
-
жимы в многофазных двигателях
и приводах // Электротехника. №7.
2021. С.2-12
13. Терешкин В.М., Гришин Д.А.,
Сергеев Н.А., Терешкин В.В. Модули
результирующих векторов напря
-
жения дискретных состояний и их
связь с величинами линейных на
-
пряжений семифазной симметрич
-
ной обмотки // Вестник Московского
энергетического института. Вестник
МЭИ. 2022. № 3. С.111-119.
14. Терешкин В.М., Гришин Д.А.,
Сергеев Н.А., Терешкин В.В. Развитие
методов фазовой манипуляции вы
-
ходного напряжения преобразова
-
теля применительно к семифазному
двигателю // Вестник Московского
энергетического института. Вестник
МЭИ. 2022. № 6. С.21-29.
Терешкин Владимир Михайлович
Родился в 1953 году. В 1976 году
окончил Уфимский авиационный ин
-
ститут по специальности «авиацион
-
ное и автотракторное электрообо
-
рудование». Кандидат технических
наук с 1985 года. Тема диссертации
– «Спец. тема, связанная с многофаз
-
ными электрическими машинами».
В настоящее время является доцен
-
том кафедры «Электромеханика»,
ФГБОУ ВО «Уфимского университета
науки и технологий». Опыт работы
более 47 лет. Имеет более 50 науч
-
но-технических статей и авторских
свидетельств.
Баландин Сергей Павлович
Родился в 1958 году. В 1980 году
окончил Башкирский государствен
-
ный университет, математический
факультет (математика). Кандидат
физико-математических наук с 2005
года. Тема диссертации – «Сингу
-
лярный анализ интегрируемости
нелинейных дифференциальных
уравнений и систем с приложения
-
ми к теории переноса». В настоящее
время является доцентом кафедры
«Искусственного интеллекта и пер
-
спективных математических иссле
-
дований», ФГБОУ ВО «Уфимского
университета науки и технологий».
Опыт работы более 43 лет. Имеет
более 20 научных работ и авторских
свидетельств.
Гусев Дмитрий Сергеевич
Родился в 2003 году. В настоящее
время является студентом группы
ПИШ-СЭМС-318С. Передовой инже
-
нерной школы «Моторы будущего»
ФГБОУ ВО «Уфимский университет
науки и технологий».
Горбатков Павел Виктрович
Родился в 2003 году. В настоящее
время является студентом группы
ПИШ-СЭМС-318С. Передовой инже
-
нерной школы «Моторы будущего»
ФГБОУ ВО «Уфимский университет
науки и технологий».
Tereshkin Vladimir Mikhailovich
Born in 1953. In 1976 he graduated
from the Ufa Aviation Institute with
a degree in aviation and automotive
electrical equipment. Candidate of
Technical Sciences since 1985. The
26
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
topic of the dissertation is “Special.
topic related to multiphase electrical
machines.' Currently, he is an associate
professor at the Department of
Electrical Mechanics, Ufa University of
Science and Technology. More than 47
years of experience. He has more than
50 scientifc and technical articles and
copyright certifcates.
Balandin Sergey Pavlovich
Born in 1958. In 1980 he
graduated from the Bashkir State
University, Faculty of Mathematics
(mathematics). Candidate of Physical
and Mathematical Sciences since
2005. The topic of the dissertation is
“Singular analysis of the integrability
of nonlinear diferential equations
and systems with applications to
transport theory.” Currently, he is an
associate professor at the Department
of Artifcial Intelligence and Advanced
Mathematical Research, Federal State
Budgetary Educational Institution of
Higher Education, Ufa University of
Science and Technology. More than
43 years of experience. Has more
than 20 scientifc works and copyright
certifcates.
Gusev Dmitry Sergeevich
Born in 2003. Currently he is a
student of the PIS-SEMS-318S group.
Advanced engineering school “Motors
of the Future” of the Federal State
Budgetary Educational Institution of
Higher Education “Ufa University of
Science and Technology”.
Gorbatkov Pavel Viktrovich
Born in 2003. Currently he is a
student of the PIS-SEMS-318S group.
Advanced engineering school “Motors
of the Future” of the Federal State
Budgetary Educational Institution of
Higher Education “Ufa University of
Science and Technology”.
27
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
Применение аккумуляторных батарей
на тяговом подвижном составе
// APPLICATION OF RECHARGEABLE BATTERIES
ON TRACTION ROLLING STOCK //
Рыжова Е.Л., доцент, к.т.н.,
«Петербургский
государственный
университет путей сообщения
Императора Александра I»,
г. Санкт-Петербург
Аккумуляторные батареи ис
-
пользуются на железнодорожном
подвижном составе уже многие де
-
сятилетия. Но до недавних пор они
служили в основном для энергоснаб
-
жения вспомогательных потреби
-
телей или как резервные источники
энергии, которые предназначались
для перемещения поезда на неболь
-
шие расстояния, если произойдет
перерыв в подаче электропитания.
Электропоезда, которые допол
-
нительно оборудованы тяговы
-
ми аккумуляторными батареями,
формируют подвижной состав, ис
-
пользующий альтернативные сред
-
ства тяги. Преимущества тяговых
батарей в значительной степени
связаны с экологическими характе
-
ристиками. Теперь тяговые акку
-
муляторные батареи становят
-
ся реальными альтернативными
источниками электроэнергии элек
-
трифицированной и дизельной тяге
поездов.
Ключевые слова:
тяговые акку
-
муляторные батареи, тяговый под
-
вижной состав, альтернативные
источники энергии, инновационные
материалы для аккумуляторов, ги
-
бридные поезда.
Rechargeable batteries have
been used on railway rolling stock for
many decades. But until recently, they
served mainly for the power supply of
auxiliary consumers or as backup energy
sources, which were intended to move
the train over short distances if there
was a power outage. Electric trains,
which are additionally equipped with
traction batteries, form rolling stock
using alternative means of traction. The
advantages of traction batteries are largely
related to environmental characteristics.
Now traction batteries are becoming
real alternative sources of electricity for
electrifed and diesel-powered trains.
Keywords:
traction batteries, traction
rolling stock, alternative energy sources,
innovative materials for batteries, hybrid
trains.
Использование электровозов
целесообразно только на участках
с достаточно высокой интенсивно
-
стью движения. На коротких желез
-
нодорожных участках, например, на
подъездных путях промышленных
предприятий, приходится исполь
-
зовать тепловозы, что замедляет
и усложняет процессы перевозок.
Решением этой проблемы может
быть использование «зеленых» тех
-
нологий, которые применяются в
электровозах, работающих от тяго
-
вых аккумуляторных батарей (ТАБ).
Развитие таких электровозов позво
-
лит сделать логистику на коротких
участках электрифицированных же
-
лезных дорог более экологичной и
эффективной [1].
Эксперименты с аккумулятор
-
ным подвижным составом прово
-
дились во многих странах, в частно
-
сти в Бельгии, Франции, Германии
и Италии, уже в конце XIX века: в
1911 году в эксплуатацию поступи
-
ли моторные вагоны Edison-Beach,
использующие никель-железные
батареи; в первой половине XX века
на некоторых протяженных линиях
новозеландских железных дорог и
в 30-40-е годы в Ирландии несколь
-
ко железнодорожных компаний
эксплуатировали поезда на тяговых
батареях. Однако, аккумуляторный
подвижной состав не стал широко
распространенным из-за ряда огра
-
ничений: аккумуляторы того време
-
ни были громоздкими, тяжелыми, с
достаточно длительным временем
зарядки, имели ограниченную ем
-
кость, что делало аккумуляторный
подвижной состав неэффективным
технически и экономически. ТАБ
пытаются установить на подвижном
составе уже более 100 лет, но их вне
-
дрение стало возможным лишь от
-
носительно недавно [2].
С развитием технологий и воз
-
никновением интереса к электро
-
мобилям в последние годы, аккуму
-
ляторный подвижной состав снова
привлекает внимание производите
-
лей локомотивов. Одной из основ
-
ных причин растущего интереса к
аккумуляторам тягового подвижно
-
го состава является снижение вы
-
бросов вредных веществ, а также
улучшение экологической безопас
-
ности. Аккумуляторные батареи по
-
зволяют снизить или в полной мере
исключить использование традици
-
онных источников энергии при дви
-
жении поезда, например, дизельных
двигателей.
АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ
ВОЗМОЖНОСТЕЙ
Постепенный отказ от дизельно
-
го топлива в пользу альтернативных
источников энергии, направленный
на декарбонизацию транспорта,
становится все более популярным.
Тяговые аккумуляторные батареи
накапливающие энергию, высво
-
бождаемую при рекуперативном
торможении могут использовать ее
для питания тягового привода на не
-
электрифицированных участках. Это
28
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
делает тяговые аккумуляторные ба
-
тареи более привлекательными для
использования на грузовых локомо
-
тивах и маневровых тепловозах, на
региональном общественном транс
-
порте и в других секторах.
В сравнении с традиционными
источниками энергии ТАБ обеспе
-
чивают значительные преимуще
-
ства – они не производят выбросы
вредных веществ и шума, могут ис
-
пользоваться на электрифициро
-
ванных участках железных дорог,
что позволяет снизить зависимость
от внешних источников энергии.
Они могут использоваться в комби
-
нации с другими источниками энер
-
гии, такими как солнечные панели
или суперконденсаторы, чтобы обе
-
спечить дополнительную мощность
или увеличить дальность перевозки.
Кроме того, использование тяговых
аккумуляторных батарей позволя
-
ет снизить операционные расходы.
Они требуют меньше обслуживания
и ремонта по сравнению с традици
-
онными источниками энергии, что
ведет к снижению затрат на эксплу
-
атацию поездов. Оптимизирован
-
ные аккумуляторные батареи могут
использоваться для передвижения
локомотивов по депо, энергоснаб
-
жения поездов во время мойки и
уборки, питания вспомогательного
оборудования, такого как системы
отопления, вентиляции и кондицио
-
нирования [3].
Однако, ТАБ также имеют свои
ограничения. Они требуют дли
-
тельного времени для зарядки, что
может снижать их эффективность в
применении на длительных маршру
-
тах или при высоких скоростях. Так
-
же, их масса может быть больше, что
может ограничивать их применение
на некоторых участках железных
дорог. Аккумуляторы должны быть
защищены от возможности переза
-
рядки или недостаточной зарядки,
чтобы предотвратить повреждение
элементов и возможность возник
-
новения пожара. Их расположение
и крепление не должны представ
-
лять угрозы для безопасности дви
-
жения поездов при столкновениях.
При изготовлении ТАБ необходимо
использовать специальные защит
-
ные материалы, предотвращающие
повреждение аккумуляторов и си
-
стемы зарядки, а также делающие
доступ к ним затруднительным.
Поэтому некоторые типы аккумуля
-
торов не могут быть использованы
на железнодорожном транспорте.
Некоторые производители желез
-
нодорожных транспортных средств
предпочитают использовать прове
-
ренные решения, более изученные и
доступные по цене, хорошо зареко
-
мендовавшие себя технологии, а не
самые современные инновации. По
мнению экспертов, гибридные поез
-
да и подвижной состав, работающий
на альтернативных источниках энер
-
гии, могут заменить дизельные поез
-
да в течение ближайших 10 – 15 лет.
Большинство производителей все
же стремятся к внедрению тяговых
аккумуляторных батарей - реальных
альтернативных источников энер
-
гии, так как они обладают значитель
-
ными преимуществами с точки зре
-
ния экологической безопасности и
экономической эффективности. Од
-
нако, для широкого использования
ТАБ требуется дальнейшее развитие
технологий зарядки и улучшение их
производительности и эффективно
-
сти [3], [4].
НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ
РЕШЕНИЯ
Исследования по применению
аккумуляторных батарей на желез
-
нодорожном подвижном составе
ведутся во всем мире. Европа счи
-
тается лидером по разработке акку
-
муляторных батарей для железно
-
дорожного транспорта. Благодаря
высокой энергетической плотности,
быстрой зарядке и длительному
сроку службы основным типами ли
-
тий-ионных батарей, используемых
для железнодорожной тяги, явля
-
ются: литий-титанат-оксидные (LTO),
отличающиеся высокой скоростью
зарядки-разрядки и высокой степе
-
нью надежности; литий-железо-фос
-
фатные (LFP), известные своим дли
-
тельным сроком службы и высокой
безопасностью; литий-никель-мар
-
ганцево-оксидные (LMNO), имеющие
высокую энергетическую плотность
для обеспечения длительного вре
-
мени работы; батареи, содержащие
никель, марганец и кобальт (NMC),
обычно используемые в системах
железнодорожной тяги с длитель
-
ными интервалами между зарядка
-
ми, где требуется высокая емкость.
Литий, титан менее токсичны, чем
элементы содержащие графит, и
происходящие при их повреждении
химические реакции, обычно незна
-
чительны. При движении поездов
на дальние расстояния с меньшим
количеством остановок, более под
-
ходят батареи NMC или LFP, которые
обеспечивают высокую энергетиче
-
скую плотность [5], [7].
Одно из требований для ТАБ –
меньшая длительность заряда бата
-
рей. Хотя стоимость замены батарей
может быть выше, чем стоимость
жизненного цикла нового поезда,
возможность устанавливать акку
-
муляторы с улучшенными харак
-
теристиками с каждой их заменой
увеличивает срок службы подвиж
-
ного состава, работающего от ТАБ,
снижает уровень выбросов вредных
веществ и шума.
Установка частично изношенных
батарей на стационарных станциях
быстрой подзарядки подвижного
состава является одним из возмож
-
ных решений для повторной экс
-
плуатации этих аккумуляторов. Это
позволит использовать оставшуюся
емкость аккумуляторов, которые
не могут полностью обеспечить не
-
обходимую производительность
локомотивов, в случае, когда они
достигают конца своего срока служ
-
бы, но при этом могут предоставить
достаточно энергии для проведения
более простых и меньшей мощно
-
сти операций. Поэтому, разработка
и внедрение систем управления для
оптимизации работы таких аккуму
-
ляторов и продления срока их служ
-
бы, является одним из приоритетов
для производителей подвижного
состава.
Аккумуляторные батареи для
электромобилей характеризуются
большим количеством циклов за
-
ряда/разряда и высокой нагрузкой,
подходят только для работы, суще
-
ственно отличающейся от условий
эксплуатации на железных дорогах
и не могут использования в каче
-
стве тягового источника энергии
для электропоездов и локомотивов.
Однако специалисты регулярно ис
-
следуют опыт применения аккуму
-
ляторов в промышленном оборудо
-
вании, а также других транспортных
средствах, в том числе в автомо
-
бильных и водных, что способствует
29
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
повышению экологической и энер
-
гетической эффективности железно
-
дорожного транспорта.
Ведущие производителей акку
-
муляторов, например, Toshiba, ак
-
тивно экспериментируют с новыми
альтернативными для замены лития.
Использование натрия в инноваци
-
онных твердотельных литий-ионных
аккумуляторах может удвоить ем
-
кость и скорость зарядки по срав
-
нению с традиционными жидкост
-
ными литий-ионными батареями,
повысить их безопасность, произво
-
дительность и длительность работы,
уменьшить стоимость [6], [7].
Преимуществом контактно-ак
-
кумуляторных (гибридных) поездов
является их высокая эффективность.
Гибридные поезда, как правило,
менее дороги в обслуживании, чем
транспортные средства, работаю
-
щие на дизельном или водородном
топливе. То, насколько такие поез
-
да могут работать от независимого
источника энергии, зависит исклю
-
чительно от емкости аккумуляторов,
которая ограничена текущей плот
-
ностью энергии батареи, допусти
-
мым весом поезда, нагрузкой на ось,
линейной нагрузкой и размерами
транспортного средства. Исполь
-
зование контактно-аккумулятор
-
ных поездов выгодно на коротких
неэлектрифицированных участках
или при относительно длительных
остановках на конечных или проме
-
жуточных станциях, где можно под
-
зарядить ТАБ. В будущем ожидается
увеличение удельной емкости акку
-
мулятора, что позволит гибридным
поездам передвигаться на большие
расстояния по неэлектрифициро
-
ванным участкам и смогут продол
-
жать работать, продолжая движение
по электрифицированной линии.
Однако у гибридных поездов
есть определенные недостатки. Для
снижения веса такие поезда осна
-
щаются менее мощным, с худшими
тяговыми характеристиками обо
-
рудованием, чем у аналогичного
оборудования, работающих от кон
-
тактной сети электропоездов. Также
контактно-аккумуляторные поезда
имеют небольшой срок службы ак
-
кумуляторных батарей из-за ограни
-
ченного количества циклов заряда/
разряда и уменьшения емкости. Для
них необходимо создание зарядных
пунктов при эксплуатации на про
-
тяженных неэлектрифицированных
участках [8], [9], [10].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Технологии аккумуляторной тяги
в железнодорожных перевозках
развиваются, но пока еще замед
-
ленными темпами. Современные
аккумуляторы имеют ограниченную
мощность, и срок их эксплуатации
также ограничен. Скорость техноло
-
гического развития неоднозначна и
оказывает существенное влияние
на экономическую эффективность
внедрения ТАБ. Переход на пита
-
ние подвижного состава от тяговых
аккумуляторных батарей возможен
только в том случае, если он эконо
-
мически оправдан.
Усовершенствование аккуму
-
ляторных технологий и успехи в
области хранения энергии могут
привести к увеличению мощности
аккумуляторов и увеличению их
срока службы. Это позволит созда
-
вать более тяжелые локомотивы на
аккумуляторах и расширить область
применения аккумуляторной тяги в
грузовых и региональных пассажир
-
ских перевозках. Развитие, исследо
-
вания, разработки в области мате
-
риалов и технологий изготовления
тяговых аккумуляторов продолжа
-
ются, и ожидается, что в ближайшем
будущем благодаря дальнейшим
инновациям, увеличатся емкость,
скорость зарядки и мощность акку
-
муляторов.
Литература
1. Харченко М. О некоторых
аспектах стратегии КНР в сфере «зе
-
леной» энергии / М. Харченко // Мир
транспорта. – 2016. – 4. – с. 218-223.
2. Таранов Н.П. Аккумуляторный
подвижной состав в современном
мире и перспектива применения в
России / Н.П. Таранов // Молодой уче
-
ный. – 2022. – 32 (427). – с. 9-12. – URL:
https://moluch.ru/archive/427/94406/
(дата обращения: 25.02.2024)
3. Семейкин К.В. Внедрение энер
-
госберегающих технологий в тяго
-
вом приводе тепловоза ТЭП70БС /
К.В. Семейкин // Студент: наука, про
-
фессия, жизнь: материалы II всерос
-
сийской студенческой науч. конф. с
международным участием; под ред.
К. В. Семейкин – Омск: Омский гос.
ун-т путей сообщения, 2015. – с. 208-
213.
4. Истомина Т.В. Аккумуляторные
батареи для подвижного состава /
Т.В. Истомина, В.О. Золотухина // Ма
-
териалы XI Международной студен
-
ческой научной конференции «Сту
-
денческий научный форум - 2019»;
– Саратов: ООО «Научно-издатель
-
ский центр «Академия Естествозна
-
ния» , 2019. – с. 73-76. – URL:https://
scienceforum.ru/2019/article/2018
011827?ysclid=lrj3v333gq1710148
56">https://scienceforum.ru/2019/
article/2018011827?ysclid=lrj3v333
gq171014856</a>
5. Гундорова Е.П. Технические
средства железных дорог: Учебник
для техникумов и колледжей ж.-д.
транспорта / Е.П. Гундорова – Мо
-
сква: Маршрут, 2003. – 496 с.
6. Rechargeable battery SCiB. –
2023 – URL: https://ya.ru/search/?text
=TOSHIBA+%E2%80%93+Rechargeab
le+battery+SCiB&lr=10928 (accessed:
25.02.2024)
7. Гурьяшкин К.М. Перспективы
применения литий-ионных акку
-
муляторов на железнодорожном
транспорте / К.М. Гурьяшкин // Тех
-
ника железных дорог. – 2017. – 4 (40)
(дата обращения: 25.02.2024)
8. Расширение масштабов при
-
менения тяговых аккумулятор
-
ных батарей [Гибридные поезда]
// Железные дороги мира. – 2019.
– №2. – URL: https://zdmira.com/
images/pdf/_dm2019-02_60-68.
pdf?ysclid=lrteqomts1714148799
(дата обращения: 25.02.2024)
9. Альтернативные технологии
тяги для маневровых локомотивов //
Железные дороги мира. – 2022. – №7.
– URL: https://zdmira.com/articles/
alternativnye-tekhnologii-tyagi-dlya-
manevrovykh-lokomotivov?ysclid=lrtj
ng5017639799860 (дата обращения:
25.02.2024)
10. Быстранов В.Е. Перспективы
применения контактно-аккумуля
-
торных поездов в России. Курсом
инновационного развития / В.Е. Бы
-
странов, И.В. Семёнов, С.В. Железнов
// Локомотив. – 2022. – 3. – с. 9-13.
Рыжова Елена Львовна
Родилась в 1967 году. Окончила
Петербургский государственный
университет путей сообщения по
30
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
№
4-6 (2023)
специальности автоматика, телеме
-
ханика и связь на железнодорож
-
ном транспорте в 2000 году. Канди
-
дат технических наук, доцент. В 2013
году защитила кандидатскую дис
-
сертацию по теме «Создание ком
-
пьютерного тренажера-имитатора
для обучения безопасным приемам
труда». Стаж работы в данном трудо
-
вом коллективе – 27 лет. В настоящее
время является доцентом кафедры
«Электротехника и теплоэнергети
-
ка» федерального государственно
-
го бюджетного образовательного
учреждения высшего образования
«Петербургский государственный
университет путей сообщения Им
-
ператора Александра I» (ФГБОУ ВО
ПГУПС). Имеет 85 публикации, из них
19 учебно-методических и 65 науч
-
ных работ, патент - свидетельство о
государственной регистрации про
-
граммы для ЭВМ.
Ryzhova Elena Lvovna,
Born in 1967. She graduated from
the St. Petersburg State University of
Transport with a degree in automation,
remote control and communications
in railway transport in 2000. Candidate
of Technical Sciences, Associate
Professor. In 2013, she defended her
PhD thesis on the topic “Creation of a
computer simulator for teaching safe
work practices.” Work experience in this
workforce is 27 years. Currently, he is an
associate professor at the Department
of Electrical Engineering and Thermal
Power Engineering at the Federal State
Budgetary Educational Institution
of Higher Education "St. Petersburg
State Transport University of Emperor
Alexander I" (FSBEI HE PGUPS). She
has 85 publications, of which 19 are
educational and methodological
and 65 scientifc works, a patent is a
certifcate of state registration of a
computer program.
31
МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ,
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
№
4-6 (2023)
Применение накопителей энергии на автономном
подвижном составе для реализации электродинамического
рекуперативного торможения
// APPLYING ENERGY STORAGES ON AUTONOMUS ROLLING STROCK
TO IMPLEMENT ELECTRODYNAMIC REGENERATIVE BRAKING //
Кузнецов Г.Ю., аспирант
«Российский университет
транспорта»,
г. Москва
Логинова Е.Ю, д.т.н., профессор
«Российский университет
транспорта»,
г. Москва
Куделин К.В., аспирант
«Российский университет
транспорта»,
г. Москва
Целью данной работы является
описание возможности применения
тяговых электрических накопите
-
лей энергии на автономном подвиж
-
ном составе для реализации элект
-
родинамического рекуперативного
торможения с запасанием вырабо
-
танной электрической энергии.
Ключевые слова:
железнодорож
-
ный транспорт, подвижной состав,
накопитель энергии, электродина
-
мическое торможение, энергетиче
-
ская эффективность.
The purpose of this work is to
describe the possibility of using traction
electric energy storage devices on
autonomous rolling stock to implement
electrodynamic regenerative braking
with storage of generated electrical
energy.
Keywords:
railway transport, rolling
stock, energy storage, electrodynamic
braking, energy efciency.
Введение
Традиционно железнодорожная
техника разделяется на две основные
категории: неавтономный подвижной
состав (электропоезда и электровозы)
и автономный подвижной состав, ра
-
ботающий на энергии тепловых дви
-
гателей (в основном это тепловозы с
дизельным двигателем внутреннего
сгорания). Подвижной состав с тепло
-
выми двигателями включает в себя
автомотрисы, дизель-поезда, газотур
-
бовозы, дизельные локомотивы (те
-
пловозы). Стоит отметить, что в насто
-
ящее время на тепловозах в основном
применяется тяговый электрический
привод передачи мощности.
В отличии от электроподвижно
-
го состава, тепловозы и дизель-по
-
езда не сконструированы таким
образом, чтобы получать энергию
от тормозного, рекуперативного,
режима работы. Энергия торможе
-
ния на дизель-поездах и тепловозах
рассеивается в тепло на механиче
-
ских колодочных тормозах или же
на тормозных резисторах, если под
-
вижной состав оборудован систе
-
мой реостатного торможения. Не
-
возможность рекуперации энергии
торможения является недостатком
данного типа подвижного состава.
Объект исследования
В качестве объекта исследова
-
ния использовался тепловоз 2ТЭ116.
Тепловоз 2ТЭ116 предназначен для
грузовой работы, имеет энергетиче
-
скую установку мощностью 2х2200
кВт и передачу переменно-постоян
-
ного тока, которая подразумевает
применение тягового синхронного
генератора, выпрямительной уста
-
новки и тяговых электродвигателей
постоянного тока.
Основными причинами выбо
-
ра тепловоза является широкая
распространённость на железных
дорогах Российской Федерации, де
-
тальная известность конструкции,
широкая предрасположенность к
модернизациям (около 9 различных
модернизаций конструкции).
Стоит отметить, что штатная
конструкция локомотива позволя
-
ет включить в силовую схему тяго
-
вый накопитель энергии без суще
-
ственного изменения конструкции
в целом.
Электрическая передача локомо
-
тива включает в себя тяговый син
-
хронный генератор ГС-501А (ТСГ),
выпрямительную установку типа
В-ТППД-5,7-750 (ВУ), а электро
-
привод – электродвигатель типа
ЭД-118А (ТЭД) с обмотками якоря
(ОЯ1–ОЯ6), возбуждения (ОВ1–ОВ6),
дополнительных полюсов (ДП1–
ДП6) и тяговый зубчатый редуктор.
К вспомогательным коммутацион
-
ным аппаратам тепловоза относят
-
ся поездные контакторы (П1–П6),
контактор реостатного торможения
(КР) и тормозной переключатель
(ТП). К дополнительным элементам
можно отнести тормозной резистор
(RТ), который рассеивает энергию
электродинамического торможения
локомотива, а также балластный ре
-
зистор (RБ), который ограничивает
значение токов последовательно
включённых на выпрямительную
установку обмоток возбуждения.
Принципиальная схема силовых
электрических цепей тепловоза
2ТЭ116 представлена на рисунке 1.
Модернизация существующей
конструкции тяговым
накопителем энергии и описание
принципа работы
Как было ранее сказано штат
-
ная конструкция тепловоза 2ТЭ116
с электрической передачей пере
-
менно-постоянного тока позволяет
без значительных изменений кон
-
струкции осуществить применение
32
МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ,
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
№
4-6 (2023)
тяговых накопителей энергии для
реализации режима рекуперативно
-
го торможения с аккумулированием
выработанной энергии.
Модернизация силовых элек
-
трических цепей тепловоза 2ТЭ116
заключается в добавлении в кон
-
струкцию тягового электрического
накопителя энергии (НЭТ), устрой
-
ства регулирования заряда-разряда
(УРЗР) для контроля зарядно-раз
-
рядных токов тягового электриче
-
ского накопителя энергии, а также
группового контактора рекупера
-
тивного торможения (КРТ), соеди
-
няющего между собой параллель
-
но цепи обмоток якоря (ОЯ1–ОЯ6).
Конструкция штатного ящика акку
-
муляторной батареи тепловоза по
-
зволяет произвести замену штатных
аккумуляторных батарей на тяговые.
Принципиальная схема модер
-
низированных силовых электриче
-
ских цепей тепловоза 2ТЭ116 с тя
-
говым электрическим накопителем
энергии представлена на рисунке 2.
В режиме электродинамического
рекуперативного торможения все
обмотки возбуждения между собой
подключаются параллельно на тя
-
говый электрический накопитель
энергии через устройство регулиро
-
вания заряда-разряда, для исключе
-
ния протекания токов рекуперации
от тяговых электродвигателей, пре
-
вышающих допускаемые, а также
для регулирования тормозного мо
-
мента.
Стоит отметить, что если заряд
накопителя энергии высок, при ис
-
пользовании электродинамическо
-
го рекуперативного торможения
может произойти перезаряд, кото
-
рый снизит срок службы накопите
-
ля энергии. В таком случае должен
применяться штатный режим элект
-
родинамического реостатного тор
-
можения, который подразумевает
Рисунок 1 – Принципиальная схема силовых электрических цепей тепловоза 2ТЭ116
Рисунок 2 – Принципиальная схема модернизированных силовых электрических цепей тепловоза 2ТЭ116 с тяговым элек
-
трическим накопителем энергии
33
МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ,
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
№
4-6 (2023)
рассеивание в тепло выработанной
тяговыми электродвигателями энер
-
гии на тормозных резисторах.
Моделирование
энергетической эффективности
Для оценки энергетической эф
-
фективности применения рекупера
-
тивного торможения на тепловозе
с помощью программного пакета
LabView, проведено математическое
моделирование электродинамиче
-
ского рекуперативного торможения
тепловоза при различных условиях.
При математическом моделиро
-
вании для определения сопротив
-
лений движения и тормозных уси
-
лий применялись Правила тяговых
расчётов для поездной работы [1].
Характеристики электродинамиче
-
ского торможения тепловоза для
оценки уровня заряда тяговой акку
-
муляторной батареи применялись
из [2].
В качестве исходных данных ис
-
пользовались следующие данные:
- модель тепловоза – 2ТЭ116.
- начальная скорость движения
состава поезда, км/ч – 80;
- масса состава поезда, т – 4 500;
- уклоны профилей пути, ‰ – -5,
0, +5;
- начальный заряд тяговой акку
-
муляторной батареи, % – 0;
- ёмкость тяговой аккумулятор
-
ной батареи, Ач – 770;
- применение пневматического
торможения при скорости, км/ч – 15.
Математическое моделирование
процесса рекуперативного тормо
-
жения с пневматическим дотор
-
маживанием проводилось на при
различных профилях пути. Ввиду
снижения эффективности электро
-
динамического тормоза на низких
скоростях движения при скорости
движения в 15 км/ч осуществлялось
применение пневматического слу
-
жебного торможения до 0 км/ч.
Результаты математического
моделирования кривых скорости
и кривых заряда тяговой аккумуля
-
торной батареи при рекуператив
-
ном торможении с пневматическим
дотормаживанием состава поезда
ведомого тепловозом с тяговой ак
-
кумуляторной батареей приведены
на рисунках 3,4.
Как видно из графиков на рисун
-
ках 3,4 тормозные пути при приме
-
нении электродинамического реку
-
перативного торможения составили
5 км при уклоне в –5 ‰, 2,39 км
при уклоне 0 ‰ и 1,5 км при уклоне
+5 ‰.
Соответственно заряд тяговой
аккумуляторной батареи при тормо
-
жении составил 16,4% (126,8 Ач) при
уклоне –5 ‰, 7,66% (58,9 Ач) при
уклоне 0 ‰ и 4,83% (37,2 Ач) при
уклоне +5 ‰.
Таким образом можно сделать
вывод о том, что эффективность
применения рекуперативного тор
-
можения определяется профилем
пути, а именно чем больше на про
-
филе пути спусков, тем выше будет
количество рекуперированной
энергии.
Заключение
Таким образом в статье рассмо
-
трена возможность изменения кон
-
струкции штатного автономного
локомотива с электрической пере
-
дачей переменно постоянного тока
для реализации передачи энергии
рекуперативного электродинамиче
-
ского торможения в тяговый нако
-
питель энергии.
Математическое моделирование
позволило выполнить оценку сте
-
пени заряда тягового накопителя
энергии на различных участках пути
с различными уклонами. Результаты
моделирования свидетельствует о
том, что эффективность применения
накопителей энергии на автоном
-
ных локомотивах определяется про
-
филем пут и частотой применения
электродинамического рекупера
-
тивного торможения.
Рисунок 3 – Кривая скорости при рекуперативном торможении с пневматиче
-
ским дотормаживанием на различных уклонах пути
Рисунок 4 – Кривые заряда тяговой аккумуляторной батареи при
рекуперативном торможении с пневматическим дотормаживанием
на различных уклонах пути
34
МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ,
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
№
4-6 (2023)
Список используемой
литературы
1. Гребенюк, П. Т. Правила тяго
-
вых расчётов для поездной работы.
/ А. Н. Долганов, О. А. Некрасов, А.
Л. Лисицын, П. П. Стромский, А. П.
Боровиков, Т. С. Чукова. – М.: Транс
-
порт. – 1985. – 287 с.
2. Правила тяговых расчётов для
поездной работы, утверждённые
распоряжением ОАО «РЖД» №867р
от 12.05.2016.– 515 с.
Кузнецов Григорий Юрьевич
Родился в 1997 году. В 2020 году
окончил Российский Университет
Транспорта РУТ (МИИТ) по специаль
-
ности «Инженер путей сообщения».
В настоящее время работает руково
-
дителем направления по анализу на
-
дёжности, АО «Трансмашхолдинг».
Аспирант. Защитил диссертацию по
теме «Повышение эксплуатацион
-
ных характеристик тягового под
-
вижного состава за счёт применения
накопителей электроэнергии» Опыт
работы более 3 лет.
Логинова Елена Юрьевна
Родилась в 1955 году. В 1977 году
окончила Московский институт ин
-
женеров транспорта, специальность
Локомотивостроение. В 2001 году
защитила диссертацию по теме «Со
-
вершенствование методов анализа
теплового состояния тяговых элек
-
тродвигателей тепловозов и харак
-
теристик их систем охлаждения».
Доктор технических наук, профес
-
сор. В настоящее время является
профессором кафедры «Электропо
-
езда и локомотивы». Опыт работы
более 43 лет. Имеет 5 патентов и 132
научно-технические статьи. Награж
-
дена медалью «800-летия Москвы»,
Почетной грамотой МПС, Почетной
грамотой РЖД.
Куделин Константин Витальевич
Родился в 1997 году. В 2020 году
окончил Российский Университет
Транспорта РУТ (МИИТ) по специ
-
альности «Инженер путей сообще
-
ния». В настоящее время работает
машинистом электропоезда, ОАО
«РЖД» ДОСС Московская дирекция
скоростного сообщения. Аспирант.
Защитил диссертацию по теме «Ав
-
томатизация управления надёжно
-
стью тягового подвижного состава с
использованием автоматизирован
-
ных данных информационных си
-
стем» Опыт работы более 3 лет.
Kuznetsov Grigory Yurievich
Born in 1997. In 2020, he graduated
from the Russian University of
Transport RUT (MIIT) with a degree in
Railway Engineering. Currently works
as the head of the reliability analysis
department at Transmashholding
JSC. Graduate student. Defended his
dissertation on the topic “Improving
the operational characteristics of
traction rolling stock through the use
of electrical energy storage devices.”
More than 3 years of experience.
Loginova Elena Yurievna
Born in 1955. In 1977 she
graduated from the Moscow Institute
of Transport Engineers, majoring in
Locomotive Engineering. In 2001, she
defended her dissertation on the topic
“Improving methods for analyzing
the thermal state of traction electric
motors of diesel locomotives and
the characteristics of their cooling
systems.” Doctor of Technical Sciences,
Professor. Currently he is a professor
at the Department of Electric Trains
and Locomotives. More than 43 years
of experience. Has 5 patents and 132
scientifc and technical articles. She
was awarded the Medal of the 800th
Anniversary of Moscow, the Certifcate
of Honor of the Ministry of Railways,
the Certifcate of Honor of Russian
Railways.
Kudelin Konstantin Vitalievich
Born in 1997. In 2020, he graduated
from the Russian University of
Transport RUT (MIIT) with a degree
in Railway Engineering. Currently
working as an electric train driver,
JSC Russian Railways DOSS Moscow
Directorate of High-Speed Transport.
Graduate student. Defended his
dissertation on the topic “Automation
of control of the reliability of traction
rolling stock using automated data
from information systems.” More than
3 years of experience.
35
ДИАГНОСТИКА И ИСПЫТАНИЯ
№
4-6 (2023)
Исследование влияния низких температур
на параметры аккумуляторных батарей
// INVESTIGATION OF THE EFFECT OF LOW TEMPERATURES
ON THE PARAMETERS OF BATTERIES //
Чебоксаров А.Н., к.т.н., доцент
ФГБОУ ВО «Сибирский
государственный
автомобильно-дорожный
университет (СибАДИ)»
г. Омск
В статье исследовано влияние
низких температур на основные
параметры автомобильных аккуму
-
ляторных батарей. Представлены
графики, отражающие зависимость
напряжения, температуры замер
-
зания электролита и удельного
сопротивления электролита от
различных температурных условий.
Анализируется взаимосвязь тем
-
пературы с продолжительностью
срока службы батарей. Результа
-
ты исследования подчеркивают
важность оптимальных темпера
-
турных условий для эффективной
работы аккумуляторов и их долго
-
вечности в различных условиях экс
-
плуатации.
Ключевые слова:
автомобиль,
аккумуляторная батарея, электро
-
лит, срок службы.
The article examines the efect of low
temperatures on the main parameters of
car batteries. Graphs are presented that
refect the dependence of the voltage,
the freezing point of the electrolyte and
the resistivity of the electrolyte on various
temperature conditions. The relationship
between temperature and battery life
is analyzed. The results of the study
emphasize the importance of optimal
temperature conditions for the efcient
operation of batteries and their durability
in various operating conditions.
Keywords:
car, battery, electrolyte,
service life.
Введение
Автомобильные стартерные ак
-
кумуляторные батареи в современ
-
ных автомобилях играют ключевую
роль в обеспечении стабильного и
надежного источника энергии. Они
служат не только для запуска дви
-
гателя в стартерном режиме, но и
для поддержания электрических си
-
стем во время работы двигателя. Их
надежная и эффективная работа в
значительной мере определяет воз
-
можность безпроблемного запуска
автомобиля, особенно в условиях
низких температур.
Существует несколько типов
аккумуляторных батарей, разли
-
чающихся составом электролита и
конструкцией. Сурьмянистые (свин
-
цово-кислотные) аккумуляторы яв
-
ляются одними из наиболее распро
-
страненных и традиционных типов.
Они характеризуются использова
-
нием свинца в сочетании с серной
кислотой в качестве электролита.
Такие аккумуляторы наиболее тяже
-
лыми и требуют обслуживания, но
не смотря на это до сих пор широко
используются из-за своей надежно
-
сти и относительно невысокой стои
-
мости [1, 2].
Также существуют и другие типы
аккумуляторов, такие как малосурь
-
мянистые, кальциевые, гибридные
и гелевые. Малосурьмянистые ак
-
кумуляторы характеризуются сни
-
женным содержанием свинца, что
приводит к уменьшению их массы
и потребности в регулярном обслу
-
живании. Кальциевые аккумуляторы
используют кальций вместо свинца
в электроде, что повышает эффек
-
тивность и снижает уровень само
-
разряда. Гибридные аккумуляторы
сочетают в себе технологии различ
-
ных типов с целью достижения оп
-
тимальной производительности.
Аккумуляторы с гелевым электро
-
литом более устойчивы к утечкам и
повреждениям благодаря использо
-
ванию геля вместо жидкого электро
-
лита.
Одним из ключевых факторов,
влияющих на работоспособность
аккумуляторов, являются темпера
-
турные условия окружающей среды.
Низкие температуры могут суще
-
ственно снижать энергетическую
эффективность аккумуляторов и
уменьшать их срок службы.
Необходимо отметить, что су
-
рьмянистые аккумуляторы все еще
широко применяются в автомоби
-
лях, особенно в условиях суровых
климатических условий и в сферах,
где надежность имеет первостепен
-
ное значение.
На рисунке 1 представлен график
зависимости напряжения полно
-
стью заряженной аккумуляторной
батареи от температуры при стар
-
терном режиме [3].
Из графика видно, что напряже
-
ние полностью заряженной акку
-
муляторной батареи автомобиля от
температуры при стартерном режи
-
ме имеет прямо пропорциональную
зависимость, то есть при снижении
температуры снижается и величина
напряжения. При температурах от
-10°С и ниже график имеет линейную
зависимость. При снижении темпе
-
ратуры с -6°C до -32°C напряжение
аккумулятора уменьшается с 10В до
6В. Этот можно объяснить влиянием
температуры на химические реак
-
ции, происходящие внутри аккуму
-
лятора. При низких температурах
химические реакции замедляются,
что уменьшает эффективность рабо
-
ты аккумулятора и, следовательно
снижает его напряжение.
На рисунке 2 представлен график
зависимости температуры замерза
-
ния от заряженности аккумулятор
-
ной батареи [4].
36
ДИАГНОСТИКА И ИСПЫТАНИЯ
№
4-6 (2023)
График зависимости температуры замерзания
от заряженности батареи представляет собой убы
-
вающую функцию. При уменьшении заряженности
аккумуляторной батареи температура замерзания
повышается. Например, при полностью заряжен
-
ном аккумуляторе (100%), температура замерзания
составляет -50°С, в то время как при разряженном
аккумуляторе на 50% температура замерзания под
-
нимается до -20°С. Это можно объяснить тем, что
уровень заряда аккумулятора связан с плотность
электролита. При уменьшении уровня заряда акку
-
муляторной батареи плотность электролита умень
-
шается, что приводит к замерзанию при более высо
-
ких температурах.
На рисунке 3 представлен график зависимости
удельного сопротивления электролита от температу
-
ры [5].
Из графика видно, что при снижении температуры
удельное сопротивление электролита автомобиль
-
ной аккумуляторной батареи увеличивается. График
зависимости удельного сопротивления от температу
-
ры представляет собой убывающую функцию.
Это можно объяснить тем, что с уменьшением
температуры ионы в электролите обладают меньшей
энергией, двигаются медленнее и проводят электри
-
ческий ток менее эффективно. Поэтому при более
низких температурах удельное сопротивление элек
-
тролита увеличивается, что приводит к уменьшению
производительности аккумулятора.
На рисунке 4 представлен график зависимости
срока службы аккумуляторной батареи от температу
-
ры [6].
График представляет собой нелинейную зависи
-
мость срока службы аккумуляторной батареи от тем
-
пературы окружающей среды. График показывает,
что срок службы аккумулятора резко увеличивается
при повышении температуры в пределах от -30°C
до 20°C. При более низких температурах аккумуля
-
тор теряет свою эффективность из-за замедления
химических реакций, что приводит к снижению про
-
изводительности и срока службы. Оптимальная тем
-
пература окружающей среды, приближенная к 20°C,
является точкой максимальной производитель
-
ности и долговечности аккумулятора. Однако при
дальнейшем увеличении температуры аккумулятор
начинает снижать свои характеристики из-за повы
-
шения температуры, что приводит к постепенному
снижению срока службы.
Таким образом, оптимальная температура окружа
-
ющей среды играет важную роль в продолжительно
-
сти срока службы аккумулятора, и выход за пределы
определенных температурных рамок может значи
-
тельно сократить его срок службы и эффективность
работы.
Заключение
Проведенные в статье исследования показывают,
что температурные условия значительно влияют на
работоспособность автомобильных аккумуляторных
батарей. Низкие температуры существенно снижа
-
Рис. 1. График зависимости напряжения полностью
заряженной аккумуляторной батареи от температуры
при стартерном режиме
Рис. 2 График зависимости температуры замерзания от
заряженности аккумуляторной батареи
Рис 3 График зависимости удельного сопротивления
электролита от температуры
Рис 4 График зависимости срока службы аккумуляторной
батареи от температуры
37
ДИАГНОСТИКА И ИСПЫТАНИЯ
№
4-6 (2023)
ют эффективность аккумуляторов,
что может привести к уменьшению
их срока службы. Исследования
показали, что напряжение полно
-
стью заряженной аккумуляторной
батареи прямо пропорционально
температуре при стартерном режи
-
ме. Это имеет важное значение для
автопроизводителей и владельцев
автомобилей, поскольку позволяет
предпринимать соответствующие
меры для поддержания оптималь
-
ных условий работы аккумулятор
-
ных батарей, особенно в условиях
низких температур.
Таким образом, будущие иссле
-
дования могут быть направлены на
разработку новых методов поддер
-
жания тепла внутри аккумуляторных
батарей, что способствует созданию
более эффективных и надежных си
-
стем питания для автомобилей, осо
-
бенно в условиях сурового климата.
Библиографический список
1. Агеев Е.В. Особые условия тех
-
нической эксплуатации и экологиче
-
ская: учебное пособие / Е.В. Агеев,
А.В. Щербаков, С.В. Пикалов; Юго-
Зап. гос. ун-т. Курск, 2015. – 212 с.
2. Семенов Н.В. Эксплуатация ав
-
томобилей в условиях низких темпе
-
ратур / Н.В. Семенов. – М.: Транспорт,
1993. – 190 с.
3. Иванов В.И. Эксплуатация
строительных, дорожных и комму
-
нальных машин в зимнее время:
учебно-методическое пособие / В.И.
Иванов, А.Н. Чебоксаров. – Омск: Си
-
бАДИ, 2011. – 148 с.
4. Бакуревич Ю.Л. Эксплуатация
автомобилей на Севере / Ю.Л. Баку
-
ревич, С.С. Толкачев, Ф.Н. Шевелев.
– Изд-во «Транспорт», 1973. – 180 с.
5. Крамаренко Г.В. Безгаражное
хранение автомобилей при низких
температурах / Г.В. Крамаренко, В.Д.
Николаев, А.И. Шаталов. – М.: Транс
-
порт, 1984. – 136 с.
6. Курзуков Н.И. Аккумуляторные
батареи. Краткий справочник / Н.И.
Курзуков, В.М. Ягнятинский. – М.:
ООО «Книжное издательство «ЗА ру
-
лем» 2006. – 88 с.
Чебоксаров Алексей Николаевич
Родился в 1985 году. В 2007 году
окончил Сибирскую государствен
-
ную автомобильно-дорожную ака
-
демию (СибАДИ) по специальности
«Сервис транспортных и техноло
-
гических машин и оборудования
(строительные, дорожные и комму
-
нальные машины)». В 2011-м году
защитил кандидатскую диссертацию
по теме «Совершенствование тех
-
нических средств диагностирова
-
ния двигателей силовых установок
и гидроагрегатов дорожно-строи
-
тельных машин». В настоящее вре
-
мя работает доцентом кафедры
«Автомобильный транспорт» ФГБОУ
ВО «Сибирского государственного
автомобильно-дорожного универ
-
ситета». Опыт работы – 14 лет. Име
-
ет 4 патента, 43 научно-технические
статьи.
Cheboksarov Alexey Nikolaevich
Born in 1985. In 2007, he graduated
from the Siberian State Automobile
and Highway Academy (SibADI) with
a degree in “Service of transport
and technological machines and
equipment (construction, road and
municipal machines).” In 2011, he
defended his PhD thesis on the
topic “Improving technical means
for diagnosing engines of power
plants and hydraulic units of road-
building machines.” Currently he
works as an associate professor at the
Department of Automotive Transport
of the Siberian State Automobile and
Highway University. Work experience –
14 years. He has 4 patents, 43 scientifc
and technical articles.
38
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
e-REVOLT разработала комплект переоборудования
автомобилей с ДВС в электро
На быстрое решение проблемы
переоборудования автомобилей с
двигателями внутреннего сгорания
в электромобили нацелилась немец
-
кая компания e-REVOLT, разработав
-
шая инновационный и простой в
установке комплект такой модифи
-
кации.
В последнее время электромо
-
били активно завоёвывают повсюду
автомобильные рынки. Повышенный
интерес к ним обусловлен рядом
причин, среди которых, помимо эко
-
логического тренда, они привлекают
потребителей выгодами в эксплуата
-
ции и техническом обслуживании, а
также гораздо меньшей стоимостью
электроэнергии, по сравнению с бен
-
зином и дизельным топливом.
Однако, весьма серьезным сдер
-
живающим фактором развития рын
-
ка электромобилей является их вы
-
сокая стоимость. По этой причине в
последнее время во многих странах
довольно популярным становится
тренд модернизации автомобилей с
двигателями внутреннего сгорания
(ДВС) в электромобили (ЭМ).
Как сообщают европейские СМИ,
именно на быстрое решение этой
проблемы нацелилась молодая не
-
мецкая компания e-REVOLT, которая
утверждает, что разработала инно
-
вационный и простой в установке
комплект переоборудования авто
-
мобилей с ДВС в ЭМ, совместимый
с 42 моделями автомобилей разных
марок, используя преимущества
обычных креплений и шасси ав
-
томобилей внутреннего сгорания.
В частности, e-REVOLT проявляет
готовность электрифицировать ав
-
томобиль внутреннего сгорания за
один день. Указанный процесс вклю
-
чает в себя снятие старого двигателя
и замену его новым электрическим
блоком с добавлением работ по
электрификации и полной оцифров
-
ке автомобиля.
Относительно короткое время та
-
кой модификации является заметным
преимуществом немецкого стартапа.
Аккумулятор, прилагаемый e-REVOLT
к комплекту, позволяет модифици
-
рованным автомобилям иметь запас
хода от 250 до 300 км.
Перед переоборудованием каж
-
дый автомобиль проходит проверку,
цель которой - определить, возмож
-
но его переоснащение или нет.
К указанному опыту модифи
-
кации автомобилей с ДВС в ЭМ в
последнее время стали проявлять
интерес представители малого биз
-
неса во многих странах, явно наце
-
лившись на приобщение такой фор
-
мой деятельности к производителям
электромобилей и выгодной для по
-
купателей формой утилизации ста
-
рых автомобилей. Именно по этой
причине стартап e-REVOLT был вы
-
бран для представления Германии
на недавнем "Мегасаммите Альянса
цифровых инноваций" в Индии, где
предложенная технология передел
-
ки прежних автомобилей в электро
-
мобили уже заинтересовала многих
индийских предпринимателей.
39
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
В России создали улучшенное оптоволокно с повышенной
прочностью для бортовой электроники транспорта
Переход с медных линий связи
на оптоволоконные даёт множество
пользы от снижения веса до защиты
от помех. Проблемы могут возникать
в особенных условиях эксплуатации,
когда на оптику растёт физическая
нагрузка, например, в транспорте.
Пыль, грязь и тряска — это враги
оптических коммуникаций. Поэтому
для подобных условий в России со
-
здали оптоволокно с улучшенными
характеристиками.
«Новый тип оптоволокна — ре
-
зультат кооперации экспертов
"Сколково", Ростеха и Поволжского
государственного университета
телекоммуникаций и информатики.
Продукт по своим характеристикам
превосходит медножильные кабели
по целому ряду параметров. В их чис
-
ле — малый вес, удобство монтажа,
невосприимчивость к электромаг
-
нитным помехам, увеличенная поло
-
са пропускания. Эти особенности по
-
зволяют создавать на основе нашей
разработки бортовые и промышлен
-
ные сети связи нового поколения»
,
— сказал исполнительный директор
Ростеха Олег Евтушенко.
Главное отличие новой разработ
-
ки от существующих аналогов — это
примерно в два раза увеличенный
(до 100 мкм) диаметр сердцевины и
специальный градиентный профиль
показателя преломления. Благодаря
этому обеспечивается высокая на
-
дёжность сети передачи данных без
потери пропускной способности.
Как результат, специальное оптиче
-
ское волокно нацелено на кабель
-
ные системы, эксплуатируемые в
агрессивных условиях окружающей
среды. Новый тип материала оказал
-
ся настолько устойчив к вибрациям
и загрязнениям разъёмов, что может
быть использован в кабельных си
-
стемах связи воздушного, морского
и железнодорожного транспорта.
Высокая допустимая скорость
передачи данных позволит ис
-
пользовать оптические кабели для
трансляции мультимедийных пото
-
ков данных и команд управления в
реальном времени, системах теле
-
метрии, телемеханики и диспетче
-
ризации. Новое волокно может быть
использовано в воздушных судах,
космических аппаратах, железнодо
-
рожных локомотивах, пассажирских
и грузовых составах, в метро.
«Новый класс волоконных свето
-
водов предназначен для использова
-
ния в компактных сетях передачи
данных, работающих, в том числе,
в условиях агрессивной окружающей
среды. Мы изготовили пилотную
партию оптических волокон, об
-
разцы прошли серию тестов, проде
-
монстрировав способность переда
-
вать данные со скоростью 10 Гбит/с
на дистанции до 300 метров»,
—
рассказал генеральный директор
НПО ГОИ Константин Дукельский.
40
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
В Пензенском колледже транспортных технологий открылась
лаборатория электротехники и электроники
Торжественное открытие проек
-
тно-исследовательской лаборато
-
рии электротехники и электроники
состоялось в Пензенском колледже
транспортных технологий в сре
-
ду, 15 ноября. Об этом сообщили в
пресс-службе регионального мини
-
стерства образования.
Для студентов провели ма
-
стер-классы и показали технические
возможности установленной аппа
-
ратуры. На ней будут учиться буду
-
щие специалисты по эксплуатации
транспортного электрооборудова
-
ния и автоматики и машинисты ло
-
комотивов.
«Внедрение в образовательный
процесс современной лаборато
-
рии позволит создать условия для
сотрудничества колледжа с веду
-
щими предприятиями региона по
изготовлению, монтажу и наладке
электрооборудования. В частности,
студенты и преподаватели полу
-
чили возможность осуществления
исследовательской и проектной де
-
ятельности по ремонту и обслужи
-
ванию электрооборудования и си
-
стем, необходимых для безопасной
и эффективной работы железнодо
-
рожного транспорта», – добавили в
пресс-службе министерства.
Источник фото: пресс-служба
министерства образования Пензен
-
ской области
41
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
РЖД начали использовать робот-манипулятор,
который занимается расцепкой вагонов
6 июня 2023 года стало известно
о том, что в Научно-исследователь
-
ском и проектно-конструкторском
институте информатизации, авто
-
матизации и связи на железнодо
-
рожном транспорте (АО «НИИАС»)
разработана специальная роботи
-
зированная система для автомати
-
ческой расцепки вагонов. Этот ком
-
плекс уже тестируется на станции
РЖД в Челябинске.
Как отмечается, ключевой эле
-
мент системы — это передовой блок
технического зрения. Для выпол
-
нения операции расцепки вагонов
на сортировочной горке роботу
необходимо в режиме реального
времени получать информацию о
положении механизма автосцепки в
пространстве. Кроме того, требуется
постоянный контроль расстояния
между манипулятором и сцепным
устройством. Именно эти вопросы
и решает упомянутый блок, в состав
которого входят высокоточные ка
-
меры и нейросетевой обработчик
данных.
Перед специалистами «НИИАС»
была поставлена задача создать
модуль обработки информации, ко
-
торый бы обеспечивал высокую эф
-
фективность и при этом имел стро
-
го оговорённые массогабаритные
характеристики. Соблюсти эти тре
-
бования удалось благодаря опти
-
мизации алгоритмов нейросети для
работы на компактных и низкопро
-
изводительных устройствах.
В процессе работы установка пе
-
редвигается по отдельным рельсам,
которые размещены вдоль основ
-
ного пути. Идентифицировав автос
-
цепку, робот разъединяет вагоны
при помощи своего манипулятора.
После получения необходимых сер
-
тификатов система станет одним из
элементов «цифровой железнодо
-
рожной станции» — наряду с беспи
-
лотным управлением маневровыми
локомотивами, автоматизированным
приёмом и диагностикой подвижно
-
го состава на подходах к станции и
пр. Применение комплекса позволит
исключить присутствие человека на
опасных участках и сделать процесс
роспуска железнодорожных соста
-
вов более интенсивным.
42
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
В России появилась электронная очередь для проезда
границы на автомобиле
Цифровое решение, разработан
-
ное компанией «СофтТелематика»
(входит в концерн «Телематика»)
для Министерства транспорта РФ,
значительно сократит время ожи
-
дания водителей и перевозчиков на
пропускных пунктах.
В зависимости от международно
-
го направления ожидание в очереди
на границе может составлять от не
-
скольких часов до суток. Создавае
-
мая единая система бронирования
очереди кардинально ускорит вре
-
мя прохождения границы и повысит
пропускную способность между
-
народных автомобильных пунктов
пропуска (МАПП). Услуга будет пре
-
доставляться бесплатно для физиче
-
ских и юридических лиц. После про
-
хождения регистрации на портале
системы бронирования очереди во
-
дителю нужно будет лишь выбрать
свободную дату и время для проез
-
да, подтверждение будет направ
-
лено на электронную почту и через
СМС-оповещение. Также восполь
-
зоваться сервисом будет возможно
через сайт Госуслуги или по прибы
-
тию в МАПП, взяв талон с QR-кодом
у оператора.
«Первый электронный пункт уже
начал свою работу на российско-ли
-
товской границе «МАПП – Черны
-
шевское». В перспективе планирует
-
ся масштабировать технологическое
решение на остальные международ
-
ные пункты пропуска на территории
России», - рассказал Дмитрий Каза
-
ринов, генеральный директор ком
-
пании «Софт Телематика».
Разработчики обещают, что си
-
стема выбора индивидуальных вре
-
менных слотов будет защищена от
DDoS-атак, фрод-активностей и ма
-
хинаций с покупкой мест в очереди
на пересечение границы.
43
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
Электробусы, популярные модели в России
Электробусы в России – востре
-
бованный вид техники для перевоз
-
ки пассажиров, предусматривающий
отказ от классического ДВС в пользу
электрического привода и АКБ. Ры
-
нок активно развивается, появляет
-
ся все больше новых видов «зеле
-
ного» общественного транспорта,
совершенствуются и внедряются
новые технологии. Свою продук
-
цию представляет Камаз, Лиаз, БМГ
и другие бренды. Ниже рассмотрим,
как развивается это направление в
России, какой транспорт наиболее
востребован, и какие он имеет тех
-
нические характеристики.
Производство электробусов
в России
Первые реальные попытки про
-
изводства электробусов в России
пришлись на 2012 год. Именно тог
-
да компания DriveElectroсоздала
электрический автобус, отличаю
-
щийся большой вместимостью, про
-
шедший проверки и переданный в
эксплуатацию в Новосибирске. На
машинах установлены Li-Ion акку
-
муляторы, а время полного заряда
составляет около 8 часов. При этом
запас хода достигал 250 км. Пер
-
вые электробусы комплектовались
GSM-системами и ГЛОНАСС.
В 2015-м начались проверки
электробуса для Москвы Лиаз-6274.
Интересно, что уже в первой по
-
ездке он поломался и не прошел
испытания с пассажирами. После
существенных доработок в 2017
году транспорт все-таки прошел не
-
обходимые испытания. Кроме того,
в 2016-м в Москве стартовало тести
-
рование электробуса Камаз 6282 с
литий-титановым АКБ и функцией
быстрой зарядки.
В 2018 году на выставке в Мо
-
скве ПК «Транспортные системы»
представили электрический автобус
«Пионер». Его особенностью было
размещение батарейного блока в
прицепе, что позволило увеличить
вместительность и запас хода. Ин
-
тересно, что сам «Пионер» не имел
аккумуляторов и мог проехать не
больше 30-35 км по городу, а с при
-
цепом – почти 200 км.
У производителя БМГ решили
отказаться от дневной АКБ, заряжа
-
емой на маршруте. К особенностям
модели производителя CR12E отно
-
сится повышенный запас хода в 300
км, что позволяет использовать тех
-
нику в течение дня, а в конце ставить
его на ночь на подзарядку.В 2021-м
планируется выпуск Камаз 6292, вы
-
деляющегося сочлененной рамой.
Электробус Камаз 6282
Одним из наиболее ярких пред
-
ставителей «зеленого» обществен
-
ного транспорта считается электро
-
бус Камаз 6282, который является
детищем Камаз и Нефаз.
Общее описание
Модель «6282» – современный
транспорт, прошедший все этапы
проверки и показавший себя с луч
-
шей стороны в процессе эксплуата
-
ции. Электробус легко распознать по
-
стильной зеленой полоске на белой
кузовной части, указателю маршрута
на передней части и значку со скачу
-
щим конем. С учетом характеристики
и особенностей можно утверждать,
что Камаз 6282 является транспортом
нового поколения.
Двигатель и батарея
Электрический автобус Камаз ком
-
плектуется парой асинхронных мо
-
торов с суммарной мощностью в 320
«лошадей». Этого достаточно, чтобы
разогнать машину до 70 км/час. При
этом для достижения 60 км/ч затрачи
-
вается около 30 секунд. Охладитель
-
ная система построена на жидкост
-
ном принципе, в качестве рабочего
состава применяется этиленгликоль.
В роли разработчиков силового
оборудования выступила компания
DriveElectro. Ее сотрудники вместо
классического мотора внутреннего
сгорания установили электропор
-
тальный мост, работающий вместе с
мотор-редуктором. В двигательном
отсеке находятся и другие узлы: ре
-
сивер, инвертор, компрессорный
механизм.
На борту электробуса установ
-
лены Li-Ti аккумуляторы, отличаю
-
щиеся повышенным ресурсом. По
заявлению производителей, они
выдерживают около 20 000 циклов
заряда-разряда, могут работать на
морозе (до -30) и имеют функцию
быстрого заряда.
Емкости в 105 кВт*ч достаточно
для преодоления около 100 км. При
этом время заряда занимает не бо
-
лее 20 минут.
Интересно, что в процессе дви
-
жения происходит восполнение за
-
ряда аккумулятора, но для полной
зарядки нужно потратить не мень
-
ше 20 минут. При этом «заправлять»
АКБ можно от разных источников,
к примеру, троллейбусной линии,
3-фазной или 1-фазной сети. При
использовании первого варианта
необходимо применение специаль
-
ного токосъемника.
Технические характеристики
При рассмотрении техники важ
-
но выделить характеристики элек
-
тробуса Камаз 6282.
К базовым стоит отнести:
Технические
характеристики
Значения
Тип двигателя
асинхронный
Мощность, л. с.
312
Охлаждающая
жидкость
этиленгликоль
Число мест: об
-
щее / сидячих
85/24
Максимальная
скорость, км/ч
75
Размеры (ДхШхВ),
м
12,35 х 2.55 х
2,77
Вес, т
18,8
Колесная база, м
6,17
44
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
Технические
характеристики
Значения
Аккумуляторы
Li-Ti емкостью
105 кВт*ч
Пробег на одном
заряде, км
100
Время зарядки,
мин
от 6 до 20
Подвеска
пневматика,
спереди – не
-
зависимая, сза
-
ди – зависимая
Рабочее место водителя
На водительском месте имеет
все необходимое для управления
и обслуживания пассажиров. С ле
-
вой стороны предусмотрена рация
для общения, кнопки управления,
вентиляционные выходы и другие
элементы. На главной рабочей пане
-
ли перед рулевым колесом имеется
многофункциональный дисплей,
отображающий необходимый объ
-
ем информации – скорость, пробег
и другие. Справа предусмотрен тер
-
минал для приема оплаты и другое
дополнительное оборудование.
Плюсом является наличие пере
-
городки, которая находится между
водительским местом и пассажира
-
ми в салоне. Из особенностей стоит
выделить наличие кнопки, активи
-
рующей ГУР, трехпозиционный пе
-
реключатель трансмиссии. Что ка
-
сается остальных кнопок, они такие
же, как в обычном Нефазе.
Дизайн и вместимость салона
Электробусы Камаз в Москве
легко справляются с потоком пасса
-
жиров, благодаря комфортабельно
-
сти и удобству. Пол транспортного
средства выполнен под ламинат,
что характерно для Европы. Главной
особенностью является адаптация
техники под пассажиров с инвалид
-
ностью или мамочек с детскими ко
-
лясками. Для этого предусмотрена
центральная часть салона, в кото
-
рой более низкий пол.
В салоне Камаз 6282 установлено
24 сидячих места, которые распре
-
делены по левую и правую сторону, а
также установлены попарно. В задней
части электробуса соединено сразу
пять сидений. При этом всего пасса
-
жирский транспорт может вместить
85 пассажиров, благодаря большой
центральной площадке и солидному
расстоянию между сиденьями.
Из современных технологий
в салонной части предусмотре
-
ны USB-порты для зарядки разных
устройств. Установлены видеокаме
-
ры для контроля пассажиров и их
безопасности в салоне, а также си
-
стемы ГЛОНАСС-навигации.
Электробус Лиаз-6274
Не меньший интерес представ
-
ляет электробус Лиаз 6274 – первый
общественный транспорт с низким
полом, изготовленный на мощно
-
стях Ликинского автозавода.
Общее описание
Электрический автобус Лиаз вы
-
пускается с 2018-го и построен на
базе модели «5292» 2004 года. Глав
-
ные изменения коснулись не только
технической части. В машине реали
-
зованы многие технологии будуще
-
го, которые позволили уменьшить
уровень шума, повысить уровень
комфорта и почти компьютеризиро
-
вать рабочее место водителя. Про
-
цесс сборки налажен, что позволяет
выпускать технику в больших объе
-
мах. Так, по итогам 2020 года было
произведено около 130 единиц про
-
дукции. Почти все электробусы Лиаз
ездят в Москве, и лишь несколько
единиц – во Владивостоке и Тюмени.
Двигатель и батарея
Данная модель комплектуется па
-
рой 3-фазных асинхронных моторов
по 75 Вт. В 2016-м была проведена оп
-
тимизация, после чего автобус полу
-
чил синхронный мотор Сименс на 160
кВт мощностью 217 «лошадей» и мо
-
ментом вращения в 1020 Н*м. Аккуму
-
ляторные батареи, изготовленные по
Li-Ti технологии, находятся на крыше.
К их особенностям относится возмож
-
ность проведения максимально бы
-
строй зарядки в течение 6-18 минут.
Технические характеристики
Отдельно отметим характеристи
-
ки электробуса Лиаз 6274, по кото
-
рым можно сравнивать его с други
-
ми видами такого транспорта.
К основным стоит отнести:
Технические
характеристики
Значения
Тип двигателя
синхронный
Мощность, л. с.
217
Охлаждающая
жидкость
этиленгликоль
Число мест: об
-
щее / сидячих
110/25
Максимальная
скорость, км/ч
80
Размеры (ДхШхВ),
м
12х2,5х3,5
Вес, т
18,2
Колесная база, м
5,96
Аккумуляторы
Li-Ti емкостью
152 кВт*ч
Пробег на одном
заряде, км
200
Время зарядки,
мин
от 6 до 18
Подвеска
пневматика,
спереди – не
-
зависимая, сза
-
ди – зависимая
Рабочее место водителя
Водительское место Лиаз 6274
очень похоже на то, что предусмо
-
трено в дизельной версии транспор
-
та. Здесь также применяется при
-
борная панель и рулевая колонка
Континенталь. С правой стороны
предусмотрен большой дисплей с
информацией о ситуации на дороге
и состоянии транспортного сред
-
ства. На нем можно контролировать
более 300 показателей в режиме
онлайн. На основной приборной па
-
нели предусмотрена классическая
приборная панель с переключате
-
лями. Имеется возможность ручно
-
го регулирования пневматической
подвески для преодоления наибо
-
лее сложных участков дороги.
Дизайн и вместимость салона
Рассматриваемая модель электро
-
буса отличается высоким комфортом
и безопасностью для пассажиров.
45
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
Здесь предусмотрены блокиро
-
вочные системы при открытых две
-
рях, камеры наблюдения с круговым
обзором, климат контроль, разъемы
USB и многое другое. В транспорте
предусмотрено 25 мест для сидения,
а полная вместимость – 110 человек.
Опыт эксплуатации
Как отмечалось, первый опыт те
-
стирования электробусов в России
был не очень удачным. В 2015 году
Лиаз 6274 во время испытаний не
справился с нагрузкой и поломался.
В 2017-м появилась оптимизирован
-
ная версия транспорта 2-го поколе
-
ния. При этом активное производ
-
ство было налажено только недавно
из-за высокой конкуренции со сто
-
роны китайской и финской техники.
В последние годы электробусы
постепенно вытесняют троллейбу
-
сы в крупных городах. Применение
такой техники позволяет добиться
следующих результатов:
• Обеспечение людей обществен
-
ным транспортом с учетом умень
-
шения троллейбусного парка.
• Снижение расходов на эксплуа
-
тацию на 10-30 процентов в срав
-
нении с автобусной или троллей
-
бусной техникой.
• Уменьшение объема вредных
выбросов на территории города.
• Повышение престижности и
конкуренции в сфере обществен
-
ного транспорта.
При этом все электробусы, экс
-
плуатируемые на территории Рос
-
сии, условно делятся на несколько
категорий:
С ночной зарядкой. Такой транс
-
порт имеет большое количество
аккумуляторов, обеспечивающих
больший пробег. Средний запас
хода такого транспорта составляет
от 100 до 250 км в зависимости от
погодных условий, модели и других
факторов. Техника отличается мень
-
шей вместительностью из-за того,
что большое пространство занима
-
ется источниками питания. При этом
по опыту эксплуатации средние рас
-
ходы для одного маршрута находят
-
ся на уровне 60-65 млн рублей.
«Заправка» на конечных участ
-
ках. Такие электробусы имеют более
легкие батареи и большую вмести
-
тельность пассажиров. На зарядку
идет до получаса, что снижает ре
-
сурс АКБ и требует их более частой
замены. Обязательным условием яв
-
ляется оборудование точек для за
-
рядки, создающих высокую нагрузку
на электрическую сеть. При исполь
-
зовании такой концепции средние
расходы на 10-километровом марш
-
руте с 10 единицами техники соста
-
вят 58-65 млн рублей. Интересно,
что именно этот вариант принят за
основу в Москве.
Динамическая подзарядка. Такие
электрические автобусы имеют не
-
большой автономный ход до 40 км, а
подзарядка происходит от троллей
-
бусной линии.
Для подключения к проводам
применяются специальные растру
-
бы. При этом расходы на реализацию
системы небольшие даже с учетом
строительства новых троллейбус
-
ных сетей. В отличие от классиче
-
ских троллейбусов, электробусы с
такой возможностью не привязаны
к проводам.
С учетом сказанного специали
-
сты рекомендуют применение элек
-
тробусов с динамической зарядкой,
которая считается наиболее бюд
-
жетной. Но на данном этапе крупные
города только нарабатывают опыт
эксплуатации и пробуют разные
виды техники.
Техническое обслуживание и
цены машин
Одной из особенностей элек
-
трического транспорта является
простота конструкции и отсутствие
проблем с обслуживанием. Так, в
первый рейс машины отправляют в
четыре утра, а в последний – после
00.00. Перед отправлением водитель
принимает транспортное средство,
запускает диагностическую систему,
проводит осмотр салона, состояние
шин и очистителей стекла.
Кроме того, каждый день прово
-
дится полноценное ТО. После рейса
транспорт направляется в сервисный
центр. Там выполняется полный ком
-
плекс работ по подготовке транспор
-
та к смене. На этом этапе проводятся
следующие мероприятия:
• мойка транспортного средства;
• дезинфекция и очистка салона;
• контроль рулевой системы;
• проверка тормозов;
• оценка работы компрессорного
механизма;
• проверка лампочек;
• контроль гидравлики и других
устройств, имеющих прямое вли
-
яние на безопасность.
В целом, ежедневное техниче
-
ское обслуживание занимает 60-80
минут. Кроме того, главным помощ
-
ником водителя является сам борто
-
вой компьютер, который анализиру
-
ет работу техники в онлайн-режиме
и помогает удаленно решать про
-
блемы. Если это необходимо, к месту
повреждения оправляются специа
-
листы для ремонта.
Современные производители
предусматривают специальные бок
-
сы, в которых проводится диагно
-
стика, техническое обслуживание,
текущий и другие виды ремонта. К
примеру, в сервисном центре Камаз
работает более 130 мастеров, зани
-
мающихся вопросами диагностики,
слесарного дела, инженеры, адми
-
нистраторы и другие. Этого доста
-
точно, чтобы обслуживать около 300
электробусов, которые уже курсиру
-
ют по территории Москвы.
Большой интерес представляет
цена электробусов Камаз. В зависи
-
мости от комплектации и особенно
-
стей стоимость одного транспорта
находится на уровне 30-56 млн ру
-
блей. Если учесть обслуживание,
одна единица транспорта Камаз
6282 обходится городу в сумму око
-
ло 65 млн. Но здесь также учитывает
-
ся объем заказываемого транспорта.
Для сравнения цена электробуса
Лиаз составляет около 30-35 млн ру
-
блей. Но здесь также многое зависит
от характеристик транспорта, объе
-
ма поставок и расходов на обслужи
-
вание. В большинстве случаев речь
идет о покупке новой техники. Если
же брать б/у автобусы, цена будет
ниже.
Выводы
Электробусы – современный,
удобный и простой в обслужива
-
нии транспорт, который постепен
-
но вытесняет обычные автобусы и
троллейбусы. На начало 2021 года
только в Москве работает более 600
машин Лиаз 6274 и Камаз 6282. При
этом правительство не планирует
останавливаться на достигнутом.
Уже ведутся работы по расширению
электрического автопарка и обору
-
дования инфраструктуры для техни
-
ческого обслуживания.
46
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
Электрооборудование транспортно-технологических
средств - книги по дисциплине
Техническое обслуживание и
ремонт судового электрического,
электронного, специального и бы
-
тового оборудования
Пособие предназначено для кур
-
сантов (студентов) высших учебных
заведений морского и речного фло
-
тов, обучающихся по электротехни
-
ческим специальностям и направле
-
ниям подготовки.
Год издания: 2024
Авторы: Матвеев С. В.
Технология технического об
-
служивания и ремонта судового
электрооборудования
Пособие предназначено для кур
-
сантов (студентов) учебных заведе
-
ний морского и речного флотов, об
-
учающихся по электротехническим
дисциплинам на базе СПО. Соответ
-
ствует современным требованиям
Федерального государственного об
-
разовательного стандарта среднего
профессионального образования и
профессиональным квалификаци
-
онным требованиям.
Год издания: 2024
Авторы: Матвеев С. В.
Судовые электроприводы
В работе приведены краткие
исторические сведения, связанные
с развитием судовых электропри
-
водов. Изложены вопросы теории
и эксплуатации основных судовых
электроприводов. Особое внимание
уделено явлениям, которым подвер
-
жены исполнительные органы ме
-
ханизмов, создающие посредством
передаточных устройств или напря
-
мую нагрузки на валах двигателей
судовых электроприводов. Рассмо
-
трены основные методы расчета и
выбора силовых (приводных и ис
-
полнительных) электродвигателей
основных приводов судов торгового
и рыбного флота. Описаны некото
-
рые схемы, отражающие характер
-
ные особенности систем управле
-
ния судовых электроприводов.
Учебник предназначен для сту
-
дентов (курсантов) высших учебных
заведений, обучающихся по специ
-
альности «Эксплуатация судового
электрооборудования и средств ав
-
томатики». Также книга будет полез
-
на инженерно-техническим и науч
-
ным работникам в области судового
электрооборудования.
Год издания: 2023
Авторы: Бурков А. Ф.
Основы теории и эксплуатации
судовых электроприводов
В работе приведены краткие
исторические сведения, связанные
с созданием и развитием судовых
электроприводов. Изложены вопро
-
сы теории и эксплуатации основных
судовых электроприводов. Особое
внимание уделено явлениям, кото
-
рым подвержены исполнительные
органы механизмов, создающие по
-
средством передаточных устройств
или напрямую нагрузки на валах
двигателей судовых электроприво
-
дов. Рассмотрены основные методы
расчета и выбора силовых (приво
-
дных и исполнительных) электро
-
двигателей основных электропри
-
водов судов торгового и рыбного
флота.
Учебник предназначен для сту
-
дентов (курсантов) высших учебных
заведений, обучающихся по на
-
правлению «Эксплуатация судово
-
го электрооборудования и средств
автоматики». Кроме курсантов и
студентов книга будет полезна ин
-
женерно-техническим работникам
в области судового электрообору
-
дования.
Год издания: 2023
Авторы: Бурков А. Ф.
47
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
Электромагнитная безопас
-
ность на железных дорогах пере
-
менного тока
Пособие написано по материа
-
лам авторов, многие годы сотруд
-
ничающих с крупными промыш
-
ленными предприятиями в области
исследования проблем электромаг
-
нитной безопасности на железнодо
-
рожном транспорте, электрифици
-
рованном на переменном токе.
Предназначено для студентов
специалитета и магистратуры, из
-
учающих электро-снабжение же
-
лезных дорог и техносферную без
-
опасность. Может быть полезно
аспирантам, научно-исследователь
-
ским и практическим работникам,
занятым на объектах железнодо
-
рожного транспорта.
Год издания: 2024
Авторы: Аполлонский С. М., Гор
-
ский А. Н., Никитин В. В.
Техническая диагностика под
-
вижного состава. Контроль глав
-
ной изоляции тяговых электро
-
двигателей
Рассмотрены теоретические
предпосылки для перехода об
-
служивания и ремонта тягового
подвижного состава Российских
железных дорог от системы плано
-
во-предупредительного ремонта по
пробегу к новой энергосберегаю
-
щей системе обслуживания по ре
-
альному техническому состоянию.
Рассмотрены механизмы старения
электрической изоляции. Проведен
анализ абсорбционных процессов в
многослойной неоднородной изо
-
ляции тяговых электродвигателей.
Предложены новые диагностиче
-
ские параметры – напряжение само
-
разряда и возвратное напряжение.
Дана методика определения оста
-
точного ресурса изоляции тяговых
электродвигателей. Приведены тех
-
нические решения для реализации
новых способов диагностирования
изоляции.
Рассчитана на инженеров и тех
-
ников, занимающихся проектиро
-
ванием, монтажом и эксплуатацией
электрооборудования тягового под
-
вижного состава железных дорог,
а также будет полезна студентам и
аспирантам высших учебных заведе
-
ний железнодорожного транспорта.
Год издания: 2023
Авторы: Серебряков А. С.
Электромагнитная безопас
-
ность на электрифицированной
железной дороге. Общие пробле
-
мы электромагнитной безопасно
-
сти в техносфере
Пособие написано по материалам
авторов, многие годы сотрудничаю
-
щих с крупными промышленными
предприятиями в области исследо
-
вания проблем электромагнитной
безопасности. Включает общие во
-
просы, касающиеся электромагнит
-
ной безопасности в техносфере.
Книга предназначена для уча
-
щихся высших электротехнических
учебных заведений по направле
-
ниям подготовки бакалавров и
магистров «Электроэнергетика и
электротехника». Может быть ис
-
пользована аспирантами, науч
-
но-исследовательскими и практи
-
ческими работниками, занятыми на
объектах электрифицированной же
-
лезной дороги.
Год издания: 2023
Авторы: Аполлонский С. М., Ким К.
К., Горский А. Н.
Микропроцессорная систе
-
ма диспетчерского контроля
устройств железнодорожной ав
-
томатики и телемеханики
Рассматриваются теоретические
и практические аспекты разработ
-
ки, конструирования и эксплуатации
систем непрерывного мониторинга
устройств железнодорожной авто
-
матики и телемеханики (ЖАТ), функ
-
ционирующих в настоящее время
на железных дорогах Российской
Федерации. Дается формальное
определение предотказного состо
-
яния технического объекта, которое
является фундаментальным поняти
-
ем в работе систем непрерывного
мониторинга. Указано место средств
мониторинга ЖАТ среди средств
и мероприятий по поддержанию
высокого уровня надежности и
безопасности работы устройств
управления движением поездов. Со
-
держатся результаты исследований
в области логической обработки
диагностической информации для
мониторинга состояния напольно
-
го технологического оборудования
ЖАТ. Отмечаются перспективы раз
-
вития систем непрерывного монито
-
48
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
ринга на железных дорогах Россий
-
ской Федерации.
Книга может быть полезна как
разработчикам, так и пользователям
систем непрерывного мониторинга
устройств ЖАТ, а также инженерам,
научным сотрудникам и аспирантам.
Также книга может быть использова
-
на как учебное пособие для вузов,
обеспечивающих подготовку инже
-
неров путей сообщения по специ
-
альности «Системы обеспечения
движения поездов».
Год издания: 2023
Авторы: Ефанов Д.В., Осадчий Г.В.
Электрооборудование легко
-
вых автомобилей. Лабораторный
практикум
Лабораторный практикум пред
-
назначен для проведения лабора
-
торных работ при обучении студен
-
тов, обучающихся в инклюзивных
группах по программам среднего
профессионального образования,
а также по программам професси
-
онального обучения укрупнен
-
ной группы специальностей УГС
«Техника и технология наземного
транспорта».
Лабораторный практикум содер
-
жит требования техники безопасно
-
сти при проведении лабораторных
работ, 7 лабораторных работ, кон
-
трольные вопросы к работам и кри
-
терии оценки по защите лаборатор
-
ных работ.
Соответствует современным тре
-
бованиям Федерального государ
-
ственного образовательного стан
-
дарта среднего профессионального
образования и профессиональным
квалификационным требованиям.
Лабораторный практикум адре
-
сован студентам, преподавателям и
мастерам производственного обу
-
чения, а также всем специалистам,
занимающимся организацией про
-
цесса обучения студентов с ограни
-
ченными возможностями здоровья
и (или) инвалидностью в системе
среднего профессионального обра
-
зования по направлению подготов
-
ки «Транспорт».
Год издания: 2023
Авторы: Учуваткина Е. В., Фила
-
това Т. В.
Источник: https://lanbook.
com/catalog/discipline/
elektrooborudovanie-transportno-
tehnologicheskih-sredstv/
49
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
№ п/пНазвание раздела, статьиАвторы
№ жур-
нала
Стр.
Раздел: Электроснабжение и электрооборудование
1.
Переключаемая двухступенчатая фильтрокомпенсру-
ющая установка на посту секционирования тяговой
сети железных дорог переменного тока
Герман Л.А., Серебряков
А.С., Осокин В.Л., Дулепов
Д.Е.
1-32-7
2.
Импульсный источник питания для широкого приме-
нения
Сурайкин А. И., Сурайкин
А. А.
1-38-11
3.
Моделирование электромагнитного привода испол-
нительных механизмов систем топливоподачи сред-
необоротных дизелей
Ахтырский С. А.1-312-16
4.
Обзор тяговых электродвигателей железнодорожно-
го транспорта
Железняк В.Н., Бекузин В.И.4-62-8
5.
Методика расчета высокочастотного трансформато-
ра для двунаправленного преобразователя постоян-
ного напряжения
Голубчик Т.В., Дьяков А.С.,
Закиров Р.А., Дубовик Д.В.
4-69-15
6.
Определение основных параметров работы токопри-
емника АТЛ15-ТЭК130-У1
Рябко К.А.4-616-20
7.
Пространственно-векторная модуляция в многофаз-
ных электромеханических системах
Терешкин В.М., Баландин
С.П., Гусев Д.С., Горбатков
П.В.
21-26
8.
Применение аккумуляторных батарей на тяговом
подвижном составе
Рыжова Е.Л.27-30
Раздел: Тенденции развития электроники и электрооборудования на транспортных средствах
9.
Методика обработки больших данных от мобильного
приложения в реальном времени
Васильев Г.В.1-317-20
10.
Способ расчета основных параметров гибридной
силовой установки для специальных транспортных
средств
Чебоксаров А.Н.1-321-24
11.
Использование альтернативных источников энергии
на железнодорожном транспорте
Абрамян А.Э.1-325-29
Раздел: Мехатронные системы, исполнительные устройства
12.
Применение накопителей энергии на автономном
подвижном составе для реализации электродинами-
ческого рекуперативного торможения
Кузнецов Г.Ю., Логинова
Е.Ю. Куделин К.В.
4-631-34
Раздел: Диагностика и испытания
13.
Совершенствование метода испытаний бортового
электротехнического комплекса автомобилей на по-
мехоустойчивость к электромагнитным воздействиям
Николаев П.А., Козловский
В.Н., Подгорний А.С.
1-330-36
14.
Проблема помехоустойчивости бортового электро-
технического комплекса легковых автомобилей в
процессе эксплуатации
Николаев П.А., Подгорний
А.С., Козловский В.Н., Сак-
сонов А.С.
1-337-42
15.
Модель участка контактной сети для исследования
эффективности грозозащиты пунктов питания схем
сигнализации и управления железной дорогой
Ким К.К., Михайлов Ю.А.1-343-48
16.
Исследование влияния низких температур на пара-
метры аккумуляторных батарей
Чебоксаров А.Н.4-635-37
Раздел: Вопросы энергосбережения и экологии
Перечень статей, напечатанных в журнале «Электроника и
электрооборудование транспорта» в 2023 году
4-6
4-6
50
ИНФОРМАЦИЯ
№
4-6 (2023)
№ п/п
Название раздела, статьи
Авторы
№ жур
-
нала
Стр.
17.
Экологические аспекты энергосбережения в техно
-
логических установках
Рыжова Е.Л.
1-3
49-51
Раздел: Информация
18.
Ростех разработал новые антенные системы для во
-
дного и железнодорожного транспорта
1-3
52
19.
О 16-й международной выставке "ЭлектроТранс"
1-3
53-55
20.
Электрооборудование транспортно-технологиче
-
ских средств – книги по дисциплине
1-3
56-57
21.
Перечень статей, напечатанных в журнале «Электро
-
ника и электрооборудование транспорта» в 2022 году
1-3
58-60
22.
e-REVOLT разработала комплект переоборудования
автомобилей с ДВС в электро
4-6
38
23.
В России создали улучшенное оптоволокно с по
-
вышенной прочностью для бортовой электроники
транспорта
4-6
39
24.
В Пензенском колледже транспортных технологий от
-
крылась лаборатория электротехники и электроники
4-6
40
25
РЖД начали использовать робот-манипулятор, кото
-
рый занимается расцепкой вагонов
4-6
41
26.
В России появилась электронная очередь для проез
-
да границы на автомобиле
4-6
42
27.
Электробусы, популярные модели в России
4-6
43-45
28.
Электрооборудование транспортно-технологиче
-
ских средств - книги по дисциплине.
4-6
46-48
29.
Перечень статей, напечатанных в журнале «Электро
-
ника и электрооборудование транспорта» в 2023 году
4-6
49-50