№ 1 2017

Содержание

Периодический рецензируемый

научно-технический журнал

«Электроника и электрообору-

Тенденции развития электроники и электрооборудования

дование транспорта» является

на транспортных средствах

коллективным членом Академии

электротехнических наук РФ.

Козловский В.Н., Новикова А.П., Блинов Н.И.

Тенденции развитии электрооборудования

Учредитель и издатель - Научно-

современных автомобилей и актуализация задачи по разработке

производственное предприятие

системы мониторинга комплекса электроснабжения

«Томилинский электронный

завод».

Электроснабжение и электрооборудование

Журнал включен в перечень

изданий, рекомендованных

ВАК для апробации кандидат-

Герман Л.А., Кишкурно К.В., Субханвердиев К.С.

ских и докторских диссертаций.

Оценка погрешности расчета токов короткого замыкания

в тяговой сети переменного тока

Свидетельство

Иньков Ю.М., Сачкова Е.В.

о регистрации СМИ

Стабильность выходного напряжения преобразователя

ПИ №ФС 77-29963

частоты системы централизованного электроснабжения поездов . . .11

от 17 октября 2007 г.

Веселов П.А.

Главный редактор:

К вопросу применения имитационных моделей движения

А.Г. Бабак, к.т.н.

для исследования эффективности рекуперативного торможения

в метрополитенах

Редакционный совет:

М.П. Бадёр, д.т.н., профессор,

Терешкин В.М., Гришин Д.А., Макулов И.А.

Л.А. Герман, д.т.н., профессор,

Перспективы применения многофазных машин

В.Н. Дианов, д.т.н., профессор,

переменного тока

Ю.М. Иньков, д.т.н., профессор,

Гурова Е.Г., Макаров C.В., Дегтяренко А.В., Панченко Ю.В.

К.Л. Ковалёв, д.т.н., профессор,

А.С. Космодамианский, д.т.н.,

Математическое описание и моделирование виброизолирующего

профессор,

устройства с неодимовым компенсатором жесткости

А.С. Мазнёв, д.т.н., профессор,

Г.Г. Рябцев, д.т.н., профессор,

В.И. Сарбаев, д.т.н., профессор,

Мехатронные системы, исполнительные устройства

В.Е. Ютт, д.т.н., профессор.

Федяева Г.А., Тарасов А.Н., Конохов Д.В., Иньков Ю.М.

Выпускающий редактор:

Совершенствование системы управления тягового

Н.А. Климчук.

электропривода гибридного маневрового тепловоза

Редакция:

140070, Московская область,

Электронные компоненты, датчики

Люберецкий район, п. Томилино,

ул. Гаршина, д. 11.

Тел./факс: (495) 500-40-20,

Ляной В.В.

(495) 557-21-92

Индуктивные датчики регистрации прохода колеса железнодорожной

E-mail: npptez@mail.ru

подвижной единицы. Проблемы и перспективы использования

Сайт: www.npptez.ru

Подписано в печать:

Информация

31.01.2017 г.

Краснов Л.А.

Отпечатано:

О критериях отнесения продукции радиоэлектроники

ГУП МО «Коломенская типография».

к промышленной продукции, не имеющей аналогов,

140400, г. Коломна,

ул. III Интернационала, д. 2а.

произведенных в Российской Федерации

E-mail: bab40@yandex.ru

Краснов Л.А.

О внесении изменения в Гражданский кодекс РФ

Формат 60х90/8,

бумага мелованная, объем 7 п.л.,

Перечень статей, напечатанных в журнале «Электроника

тираж 1000 экз., заказ 59

и электрооборудование транспорта» в 2016 году

Тенденции развития электроники и электро-

оборудования на транспортных средствах

№ 1 2017

Тенденции развития электрооборудования

современных автомобилей и актуализация

задачи по разработке системы мониторинга

комплекса электроснабжения

// Advanced automobiles electric equipment development trends and power

supply monitoring system development update //

Козловский В.Н., д. т. н.,

поддержке государства устанавливают-

Новикова А.П., Блинов Н.И.,

ся различные нормативы и стандарты,

СамГТУ, г. Самара

удерживающие применение расходного

топлива в определенном коридоре. Так,

В работе представлены результаты

In work represents results of design and

за время действия стандартов «Евро»

анализа конструкторско-технологиче-

technology development of automobile

с 1993 года количество вредных веществ

ского развития электрооборудования

electric equipment for last ten years, with

в отработанных газах (ОГ) от автомо-

автомобилей за последние десять лет

actualization of onboard monitoring system

билей с ДВС снизилось более чем в два

с актуализацией задачи совершенство-

performance update and electric equipment

раза. Всего за последние 40 лет содержа-

вания бортового мониторинга работо-

multifunction diagnostic.

ние токсичных компонентов в ОГ одного

способности и диагностики неисправ-

Keywords: automobile, electric car, automo-

автомобиля уменьшилось на 70%.

ностей комплекса электроснабжения.

bile with a combined powerplant, electric

Другим решением поставленной за-

Ключевые слова: автомобиль, электро-

equipment, electric power supply, perfor-

дачи служат разработка, применение

мобиль, автомобиль с комбинирован-

mance diagnostics.

и внедрение элементов альтернативной

ной энергоустановкой, электрообору-

энергетики в автомобильной промыш-

дование, электроснабжение, диагности-

ленности. Одной из дальних перспектив

ка работоспособности.

развития применения такого рода аль-

Тенденции развития мировой авто-

Рассматривая следствия ужесточе-

тернатив становится водород, запасы

мобильной промышленности сегодня

ния экологических норм, можно сказать,

которого практически не ограничены.

обусловлены рядом факторов, ключе-

что на передний план для АТС выходят

К тому же по экологическим показателям

вым образом влияющих на проектно-

тенденции уменьшения вредных вы-

автомобили с водородными двигателями

технологический облик современных

бросов в окружающую среду, а также

имеют лидирующие позиции, благодаря

автотранспортных средств [1, 2]:

непосредственного сжигания кислоро-

чему может быть решена проблема ток-

••

ужесточение конкуренции требует

да. Одним из решений в этом вопросе яв-

сичности отработавших газов, поскольку

от автопроизводителей решений, свя-

ляется совершенствование конструкций

в результате сгорания водорода образу-

занных с оптимизацией цены и качества

и рабочих процессов ДВС с применени-

ется вода. Однако применение водорода

новых продуктов;

ем комплексных электронных систем

сопряжено с энергетическими и эконо-

••

повышается роль инновационной

управления и нейтрализации отрабо-

мическими затратами на хранение, транс-

составляющей компонентной базы авто-

танных газов. В этом направлении при

портировку и использование. На сегод-

мобилей как одной из основных в фор-

мировании потребительских свойств

продуктов;

••

системное ужесточение экологи-

ческих норм и требований по безопас-

ности вынуждает автопроизводителей

развивать соответствующие технологии.

Все вышеизложенное обеспечивает

развитие новых направлений автотран-

спортной тематики, связанных с ак-

тивной интеграцией в автомобильный

транспорт новых компонентов электро-

оборудования и электроники. В пер-

спективе это приведет к замещению

целого ряда автомобильных систем со-

ответствующим электрооборудованием

[2], а комплекс бортового электрообору-

дования автомобиля превратится в наи-

более значимый комплекс АТС (рис. 1).

Рис. 1. Тенденции развития современной автомобильной промышленности

Тенденции развития электроники и электро-

оборудования на транспортных средствах

№ 1 2017

сти отечественной компонентной базы

электрооборудования и электроники

встает вопрос, связанный с обеспечени-

ем приемлемого уровня работоспособ-

ности, в том числе за счет разработки

и реализации соответствующих систем

диагностики.

Все вышеизложенное свидетельству-

ет о необходимости проведения работ,

направленных на научно-техническую

разработку и создание перспективных

систем мониторинга работоспособности

Рис. 2. Необходимость внедрения электротехнической системы мониторинга

электротехнического комплекса АТС.

работоспособности ЭКЭП АТС

Развитие ЭМБ и АКЭУ связано с ре-

шением задач повышения надежности

няшний день состояние вопроса таково,

спечении высокого уровня качества

и качества функционирования соот-

что говорить о скором применении водо-

и приемлемости стоимости, а также со-

ветствующих объектов в эксплуатации.

рода не представляется возможным.

ответствующей организации процессов

В традиционных АТС исторически реше-

Конструкторско-технологический

в сервисе. При этом практика показыва-

на часть выделенных задач посредством

скачок в сфере технологии в области

ет, что качество и надежность автомоби-

внедрения системы диагностики ДВС,

разработок высокоэнергетических мате-

лей отечественного производства еще

антиблокировочной системы тормозов

риалов (рис. 2), используемых в качестве

далеки от соответствующих показателей

(ABS), антипробуксовочной системы

тяговых батарей (ТАБ) и тяговых электро-

иностранных конкурентов (рис. 3). При

(ASR), системы курсовой устойчивости

двигателей (ТЭ), привел к созданию эко-

этом, исходя из решаемых в работе науч-

(ESP/ESC/DSC), системы распределения

логически безопасного городского бес-

но-технических задач, более подробно

тормозных усилий (EBD/EBV) и многих

шумного транспорта

- перспективных

следует рассмотреть комплекс электро-

других. Своевременно проведенная

электромобилей (ЭМБ) и автомобилей

оборудования. И здесь анализ уровня

диагностика АТС позволяет устранить

с комбинированной энергоустановкой

отказов в эксплуатации современных

причины возможных отказов. Именно от

(АКЭУ). Развитие технологий в вопросах

автомобилей российского производ-

качества и надежности диагностическо-

проектирования, производства, а также

ства по основным системам, по данным

го оборудования зависит безопасность

разработок применения солнечных бата-

за 2011-2015 гг., показал, что на систему

эксплуатации АТС. Современное диа-

рей в автомобильной промышленности,

электроснабжения приходится около

гностическое оборудование условно

быстрый рост электронных систем управ-

32% от общего числа отказов [1, 2].

разделяют по проверяемым системам:

ления, в том числе дистанционных в виде

При этом, с учетом требований инно-

трансмиссия, тормозная система, сило-

систем GPS и Глонасс, способствуют

вационности современного АТС, следу-

вой агрегат, подвески и колеса, система

созданию инновационного продукта - ав-

ет подчеркнуть, что технические объек-

электропитания и многое другое. Одной

тономного транспортного объекта (АТО)

ты электрооборудования и электроники

из наиболее значимых систем диагно-

или беспилотного автомобиля [2].

как раз являются основными в вопро-

стики, на наш взгляд, в любом транс-

Разработка беспилотных автомоби-

сах улучшения свойств автомобилей.

портном средстве является система

лей уже не первый год является актуаль-

Но с учетом недостаточной надежно-

электрооборудования и электроники.

ной проблемой в автомобильной отрас-

ли. Над созданием полностью автоном-

ных машин работают Volkswagen, General

Motors, Toyota, Daimler, Volvo, BMW и дру-

гие крупнейшие мировые концерны.

В России подобные технологии наиболее

активно развивает КамАЗ. В 2015 году

этот производитель грузовиков объявил

о разработке беспилотного самосвала,

а в 2016 году партнер КамАЗа - компания

Cognitive Technologies - испытала на по-

лях Татарстана прототип беспилотного

трактора. Помимо КамАЗа, в дорожной

карте фигурируют и другие крупные

российские производители: группа ГАЗ,

АвтоВАЗ, УАЗ (входит в «Соллерс»).

Ужесточение конкуренции между

автопроизводителями требует сокра-

щения времени вывода на рынок новых

Рис. 3. Анализ уровня отказов в эксплуатации современных автомобилей

продуктов при одновременном обе-

российского производства по основным системам, по данным за 2011-2015 гг.

Тенденции развития электроники и электро-

оборудования на транспортных средствах

№ 1 2017

Однако первичный анализ научно-

••

сопротивление при выравнива-

5. Коломийцев Ю.Н., Новикова А.П. Монито-

ринг сопротивления изоляции в двухпрово-

технической информации показывает,

нии потенциалов между любыми двумя

дных системах автономного электроснабже-

что выявленная тенденция роста доли

незащищенными токопроводящими ча-

ния // Вести в электроэнергетике. 2015. № 4. -

электрооборудования при постоянном

стями составляет не менее 0,1 Ом. Это

С. 17-25.

увеличении потребляемой мощности

испытание проводится при силе тока

6. Нгуен Куок Уи. Быстродействующие

и все более ужесточающих требованиях

не менее 0,2 А.

устройства контроля сопротивления изоля-

к системам электропитания как на тра-

При этом обозначенные выше тре-

ции для систем управления энергетическими

диционных АТС, так и на перспективных

бования не в полной мере способны

объектами. Дисс. канд. техн. наук. - Новочер-

системах ЭМБ, АКЭУ не подкрепляется

решить проблему безотказности новых

касск, 2015.

адекватным системным решением ком-

типов автотранспортных средств

[6].

Козловский Владимир Николаевич

плексных задач по диагностике систем

Появляется проблема организации ком-

Инженер по специальности «Электрооборудо-

электрооборудования и электроники

плекса диагностики работоспособности

вание автомобилей и тракторов», в 1999 году

в общем и ЭКЭП в частности.

основных систем ЭМБ и АКЭУ. Перспек-

окончил Тольяттинский политехнический ин-

Одним из вопросов, требующих ком-

тивная система диагностики должна ре-

ститут. Доктор технических наук. В 2010 году

плексного подхода при эксплуатации

шать комплекс задач по оценке работо-

защитил докторскую диссертацию на тему

и проектировании ЭКЭП, является вопрос

способности АТС и, естественно, должна

«Обеспечение качества и надежности системы

мониторинга работоспособности АТО по

создаваться на основе электротехниче-

электрооборудования автомобилей». Автор

критерию сопротивления изоляции шин

ских и электронных компонентов [4].

более 150 научных работ, в том числе 10 моно-

графий. В настоящее время работает заведую-

питания относительно корпуса в процес-

Рассмотрение существующих обла-

щим кафедрой «Теоретическая и общая элек-

се электрических испытаний [3, 4].

стей мониторинга работоспособности

тротехника» Самарского государственного

На сегодняшний день при разра-

АТС показывает, что при высокой значи-

технического университета (СамГТУ).

ботке и проектировании электромоби-

мости обеспечения работоспособности

лей и автомобилей с комбинированной

шин питания [5, 6] соответствующие эле-

Новикова Анна Петровна

энергоустановкой в связи со сложно-

менты бортового электрооборудования

Родилась в 1983 году. В 2005 году окончила

стью компонентных элементов в си-

АТС системой диагностики не охвачены.

СамГТУ по специальности

«Инженер-элек-

стеме электропитания для надежности

С учетом высокого уровня проблемы обе-

трик». Опыт работы - 11 лет. В настоящее

и безопасности функционирования ав-

спечения исправной работы изоляции

время работает ассистентом кафедры «ТОЭ»

и учится в аспирантуре СамГТУ. Имеет 6 на-

тотранспортных необходимо соблюдать

в условиях глобального развития техноло-

учных работ.

существующие нормативы [5]:

гий ЭМБ и АКЭУ, непрерывного расшире-

••

измерительные кабели от литийи-

ния спектра электрооборудования в соот-

Блинов Николай Игоревич

онных аккумуляторов в тяговой аккуму-

ветствующих комплексах АТС становится

Родился в 1993 году. В 2016 году окончил

ляторной батарее (ТАБ) к блоку контро-

актуальной важная научно-техническая

СамГТУ по специальности «Автомобильное

ля и выравнивания напряжения (БКВН)

проблема создания электротехнической

хозяйство». В настоящее время является ма-

должны иметь сечение провода не ме-

и электронной диагностической системы

гистрантом СамГТУ.

нее 0,35 мм;

мониторинга работоспособности с целью

Kozlovskiy Vladimir

••

кабели должны иметь изоляцию,

обеспечения высоких показателей надеж-

Is an engineer, specialization is «Car and tractor

рассчитанную на напряжение не менее

ности современных АТС.

electric equipment», in 1999 he graduated from

500 В;

Tolyatty Polytechnic Institute. Doctor of Engi-

••

силовые кабели должны иметь се-

Литература

neering. In 2010 he defended a Dphil in the sub-

чение не менее 50 мм²;

1. Козловский В.Н. Комплекс обеспечения

ject «Quality and safety assurance of car electric

••

напряжение пробоя изоляции

качества системы электрооборудования

equipment system». He is an author of more

не ниже 3 кВ;

автомобилей

/ В.Н. Козловский, Д.И. Паню-

than 150 scientific works, including 10 mono-

••

силовые провода должны со-

ков. - М.: Palmarium Academic Publishing, AV

graphs. At present he works as department

Akademikerverland GmbH & Co., Deutschland,

chairman «Theoretic and general electrotech-

единять аккумуляторные ящики, ящики

2014. - 361 с.

nics» at the Samarskiy State Technical Univercity

с инвертором, инвертор с электродви-

2. Козловский В.Н. Обеспечение качества

(SamGTU).

гателем, преобразователь и зарядное

электромобилей и гибридов в эксплуатации /

устройство;

В.Н. Козловский, В.И. Строганов. - М.: Palmari-

Novikova Anna

••

измерительные провода долж-

um Academic Publishing, AV Akademikerverland

She was born in 1983. In 2005 she graduated

ны соединять аккумуляторные ячейки,

GmbH & Co., Deutschland, 2015. - 405 с.

from Samara Technical University majoring in

входящие в батарею, с аккумуляторной

3. Козловский В.Н. Моделирование электро-

«Electrical engineer». She has 11 years of work

батареей;

оборудования автомобилей в процессах про-

experience. At present, she works as an assistant

ектирования и производства: монография /

of the «Theoretical and General Electrical Engi-

••

при использовании в целях из-

В.Н. Козловский. - Тольятти: ТГУ, 2009. - 227 с.

neering» department and studies in graduate

мерения напряжения при постоянном

4. Строганов В.И. Моделирование систем

school. She has 6 scientific papers.

токе, значение которого равно номи-

электромобилей и автомобилей с комбини-

нальному напряжению тяговой бата-

рованной силовой установкой в процессах

Blinov Nikolai

реи, сопротивление изоляции между

проектирования и производства / В.И. Стро-

Was born in 1993. In 2016 graduated from Sa-

любой незащищенной токопроводящей

ганов, В.Н. Козловский. - М.: ФГБОУ ВПО «Мо-

mara State Technical University with specializa-

частью и каждым полюсом батареи со-

сковский автомобильно-дорожный государ-

tion in «Vehicle fleet». At present, he is in mas-

ставляет 500 Ом/В номинального на-

ственный технический университет (МАДИ)»,

ter’s degree student at Samara State Technical

пряжения;

2014. - 264 с.

University.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Оценка погрешности расчета токов

короткого замыкания в тяговой сети

переменного тока

// Еstimation of an error of calculation of short-circuit currents in ac tractive circuit //

Герман Л.А., д. т. н., профессор,

вых подстанций, которую предлагается

Нижегородский филиал МГУПС (МИИТ),

принимать от 400 до 2000 МВА, если от-

г. Нижний Новгород

сутствуют более точные сведения. При

этом связь в [1, 2] между двумя подстан-

Кишкурно К.В.,

циями по линиям 110 (220) кВ в виде со-

МГУПС (МИИТ), г. Москва

противления отсутствует, что изменяет

Субханвердиев К.С.,

реальное токораспределение в тяговой

«Трансэлектропроект» - филиал ОАО «Росжелдорпроект», г. Москва

сети при КЗ и определяет методическую

погрешность в расчетах. На погрешно-

Показана причина появления методи-

The reason of appearance of a methodical

сти расчетов токов КЗ в системе тягово-

ческой погрешности расчета токов

error of calculation of short-circuit currents

го электроснабжения (СТЭ) по причине

короткого замыкания в межподстанци-

in zone between substations in AC tractive

упрощенного представления СВЭ было

онной зоне тяговой сети при эквивален-

circuit in a case of equivalenting of an ex-

указано раньше рядом авторов [3]. Ко-

тировании системы внешнего электро-

ternal electric systems with the help of input

нечно, здесь речь идет о двухсторонней

снабжения входными сопротивлениями

resistance at tractive substation input 110

схеме питания контактной сети.

на вводах 110 (220) кВ тяговых подстан-

(220) kV is shown. Estimation of an error of

На примере реальной схемы СВЭ

ций. Проведена оценка погрешности

calculation of short-circuit currents in AC

оценим методическую погрешность

расчета токов короткого замыкания

tractive circuit in various circuits of tractive

в расчетах токов короткого замыкания

в различных схемах тяговой сети. Уста-

networks is carried out. It is determined that

в тяговой сети. Будем рассматривать

новлено, что при увеличении мощно-

with increasing capacity of a short circuit

двухцепную линию ВЛ-110 кВ, питающую

сти короткого замыкания на вводах 110

at tractive substation input 110 (220) kV

двухпутный участок, электрифициро-

(220) кВ тяговых подстанций указанная

a stated error is reduced. Possible ways of

ванный на переменном токе напряже-

погрешность снижается. Показаны воз-

lowering of a stated methodical error are

можные пути снижения методической

shown.

нием 27,5 кВ (рис. 1). Кроме того, меж-

погрешности.

Keywords: external electric systems, traction

подстанционная зона выбрана с малы-

Ключевые слова: система внешнего

power system, calculation error, short-circuit

ми значениями мощности КЗ на шинах

электроснабжения, система тягового

currents, own and mutual resistances, trac-

110 (220) кВ тяговых подстанций (около

электроснабжения, погрешность рас-

tion substation.

500 МВА), так как погрешность возрас-

чета, токи короткого замыкания, соб-

тает при снижении мощности КЗ, как это

ственные и взаимные сопротивления,

будет показано далее.

тяговая подстанция.

Как правило, для расчета токов КЗ

на тяговых подстанциях сети СВЭ экви-

Постановка задачи

В частности, в [1, 2] параметры систе-

валентируют с представлением схемы

Расчеты токов короткого замыкания

мы внешнего электроснабжения (СВЭ)

замещения, показанной на рис. 2а. Для

при проектировании тяговых подстан-

в схеме замещения для расчета токов КЗ

подстанций 2 и 3 (рис. 1) сопротивления

ций, как правило, выполняют по данным

межподстанционной зоны определяют-

ветвей схемы, приведенные к напряже-

мощности короткого замыкания (КЗ) на

ся по мощности короткого замыкания на

нию 27,5 кВ, следующие:

шинах 110 (220) кВ, полученных от энер-

шинах 110 (220) кВ двух смежных тяго-

Z₁= (0,7 + j1,78)/2, Z₂= 0,6 + + j1,1,

госистемы, так как к моменту расчетов

отсутствует прилегающая схема внеш-

него электроснабжения. При этом иг-

норируется электрическая связь между

подстанциями

(взаимное сопротивле-

ние) по линиям 110 (220) кВ между дву-

мя смежными подстанциями, к которым

подключена тяговая сеть. Тем самым до-

пускается методическая погрешность

в расчетах токов короткого замыкания

(КЗ) питающих линий контактной сети.

Рис. 1. Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

сравнить результаты этого расчета,

полученные при различных схемах за-

мещения СВЭ, показанных на рис. 2б

и 3. При этом важно отметить, что для

оценки наибольшей погрешности сле-

дует рассчитывать не суммарные токи

КЗ в тяговой сети, а значения токов КЗ,

протекающих по питающим линиям кон-

тактной сети.

Расчет токов КЗ в различных

схемах тяговой сети и оценка

полученных результатов

Для решения задачи рассмотрен

двухпутный участок (рис. 4) с подстан-

Рис. 2. Схемы замещения при совместном расчете системы внешнего электроснабжения

циями, расстояние между которыми

и системы тягового электроснабжения

составляет

48,2 км. Контактная под-

Z₃= 1 + j2,7 и Z₄= 0,5 + j1,265.

ми (взаимное сопротивление) отсутству-

веска, выполненная проводами типа

Данная схема преобразуется в схему

ет. Логично в этом случае для той же схе-

ПБСМ-95 + МФ-100, получает питание

замещения, представленную на рис. 2б,

мы СВЭ (рис. 1) принять входные сопро-

через понижающие трансформаторы

с сопротивлениями Z₅= 0,643 + j1,479,

тивления подстанций по данным матри-

типа ТДТНЭ-40000/110.

Z₆= 0,144 + j0,276 и Z₇= 0,237 + j0,674.

цы Z_2-3, то есть матрица сопротивлений

Следует указать, что расчет токов

Таким образом, в схеме замещения на

узлов 2 и 3 подстанций, представленная

КЗ в СТЭ с учетом реальной схемы СВЭ

рис. 2б собственными сопротивлениями

в виде диагональной, запишется как

рассмотрен, к примеру, в [5] и [6], где

узлов 2 и 3 (без учета тяговой сети) бу-

в расчетах введены продольная и попе-

дут сопротивления Z₂₂= Z₅+ Z₆ и Z₃₃=

речная несимметрии тяговой сети. Тем

= Z₅+ Z₇, а взаимное сопротивление

не менее считаем целесообразным про-

Z₂₃(Z₃₂) = Z₅. Укажем, что взаимное со-

Такая запись упрощает расчет, но

ведение расчета токов КЗ в тяговой сети

противление Z₂₃(Z₃₂) отражает элек-

вносит дополнительную погрешность.

с учетом СВЭ по программе РАСТ-05К

трическую связь по линиям 110 (220) кВ

Таким образом, для оценки погреш-

[3], использующейся много десятков лет

между тяговыми подстанциями.

ности расчета токов КЗ в СТЭ следует

при совместных расчетах СВЭ и СТЭ.

Матрица узловых сопротивлений

в итоге принимает следующий вид:

Теперь разберем схему замещения

в проектных расчетах, когда СВЭ пред-

ставлена только собственными сопро-

тивлениями Z'₂₂ и Z'₃₃ (рис. 3), а связь по

линиям 110 (220) кВ между подстанция-

Рис. 3. Схема замещения с системой

внешнего электроснабжения,

представленной только собственными

сопротивлениями

Рис. 4. Расчетные схемы тяговой сети

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Таблица 1

мере приближения подстанций к источ-

нику питания, то есть с уменьшением со-

Токи КЗ в расчетных схемах тяговой сети, кА

противления СВЭ. В частности, значитель-

I _ΙΙ и I _ΙΙΙ на рис. 4а

I _ΙΙΙ

на рис. 4б

ное уменьшение величины взаимного

ТП (однопутный

ТП

ТПУ

ЭУП

сопротивления в сопротивлении СВЭ при

участок)

приближении к источнику определяет

Z_2-3

0,651℮^-j63,088º

0,738℮^-j66,091º

0,858℮^-j64,364º

0,614℮^-j57,969º

снижение погрешности, обусловленной,

Z'_2-3

0,958℮^-j66,752º

1,075℮^-j69,166º

1,229℮^-j67,187º

0,944℮^-j63,107º

как известно, игнорированием в расчете

Погрешность, %

этого взаимного сопротивления.

С уменьшением сопротивления

Таблица 2

СВЭ со значением мощности КЗ на

Токи КЗ в расчетных схемах тяговой сети, кА

шинах 110 (220) кВ тяговых подстан-

I _I.1 и I _II.1на

I _II.1 (участок ПС - ТП2)

ций SКЗ = 450 МВА до сопротивления

I _II.2на рис. 4в

рис. 4в

на рис. 4в

с SКЗ = 850 МВА погрешность результа-

ТП

тов расчета (см. таблицы 1-4) уменьши-

Z_2-3

0,757℮^-j66,441º

1,774℮^-j67,534º

1,704℮^-j69,191º

лась примерно в два раза и составила

не более 23%. Равным образом со зна-

Z'_2-3

0,937℮^-j67,669º

2,231℮^-j68,256º

2,069℮^-j69,198º

чением мощности КЗ S_КЗ≥ 1500 МВА по-

Погрешность, %

грешность уже будет составлять менее

20%. Таким образом, при расчете токов

Расчет токов КЗ выполнен при сле-

Результаты расчета, полученные при

КЗ в СТЭ необходимо обращать особое

дующих расчетных условиях с учетом

тех же расчетных условиях, и их сопо-

внимание на величину мощности КЗ, по

вариантов расположения проводов тя-

ставление показаны в таблицах 3 и 4.

которой, как показал анализ, можно су-

говой сети [1, 2] - ТП, ТПУ и ЭУП:

Из таблиц 1-4 видно, что в зависи-

дить о точности результатов расчета.

КЗ на шинах 27,5 кВ (расположение

мости от способа задания матрицы со-

проводов тяговой сети

- контактная

противлений СВЭ результаты расчета

Пути снижения методической

сеть содержит несущий трос и контакт-

токов КЗ значительно отличаются, и учет

погрешности расчета токов КЗ

ный провод (ТП)) (рис. 4а);

только собственных сопротивлений без

Для снижения погрешности расчета

••

КЗ на шинах 27,5 кВ в системе с уси-

взаимных приводит к некоторому уве-

токов КЗ следует ориентироваться на

ливающим проводом (ТПУ) (рис. 4а);

личению расчетных токов и получению

следующие мероприятия.

••

КЗ на шинах 27,5 кВ в системе

чрезмерно большой погрешности. Бо-

1. Необходимо запросить реаль-

с экранирующим и усиливающим про-

лее того, эта погрешность увеличивает-

ную схему сети СВЭ в районе подклю-

водами (ЭУП) (рис. 4а);

ся при переходе на однопутный участок

чения тяговых подстанций и пересчи-

••

КЗ на шинах 27,5 кВ, если один из

(см. таблицы 1 и 3). Применение усили-

тать токи КЗ в СТЭ, добавив в расчет

путей отключен (однопутный участок)

вающего провода (ТПУ) или экраниру-

сопротивление электрической связи

(рис. 4б);

ющего и усиливающего проводов (ЭУП)

подстанций по линиям 110 (220) кВ, как

••

КЗ на участке между подстанцией

в СТЭ на величину погрешности практи-

это было показано выше. По получен-

и постом секционирования (рис. 4в).

чески не влияет (таблицы 1 и 3).

ным данным необходимо откорректи-

Результаты проведенных расчетов

Из сопоставления таблиц 1, 2 и 3, 4

ровать расчет релейной защиты. Сле-

и их сопоставление представлены в та-

следует, что погрешность снижается по

дует отметить, что знание параметров

блицах 1 и 2.

Таблица 3

Для полноты анализа произведем

расчет токов КЗ в контактной сети

Токи КЗ в расчетных схемах тяговой сети, кА

двухпутного участка, питаемого от под-

I _ΙΙ и I _ΙΙΙ на рис. 4а

I _ΙΙΙ на рис. 4б

станций, расположенных несколько

ТП (однопутный

ближе к источнику питания, исключив

ТП

ТПУ

ЭУП

участок)

тем самым из схемы на рис. 2а ветвь

Z¹_1-2

0,900℮^-j63,439º

1,031℮^-j66,544º

1,214℮^-j64,496º

0,817℮

-j58,690º

0-1. Элементы матрицы сопротивле-

Z¹'_1-2

1,095℮^-j65,994º

1,252℮^-j68,846º

1,466℮^-j66,597º

1,006℮^-j61,972º

ний узлов подстанций примут следую-

щие значения:

Погрешность, %

••

при учете собственных и взаимных

Таблица 4

сопротивлений СВЭ

Токи КЗ в расчетных схемах тяговой сети, кА

;

I _I.1 и I II.1 на

I _II.1 (участок ПС - ТП2)

I II.2 на рис. 4в

рис. 4в

на рис. 4в

••

при учете только собственных со-

ТП

противлений СВЭ

Z¹_1-2

0,982℮^-j66,385º

2,302℮^-j67,478º

2,211℮^-j69,136º

Z¹'_1-2

1,113℮^-j67,379º

2,580℮^-j68,174º

2,438℮^-j69,414º

Погрешность, %

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

схемы сети СВЭ необходимо для полу-

этом способе значения элементов матрицы сопротивлений узлов рассматриваемых

чения всех элементов матрицы сопро-

подстанций приближаются к значениям, найденным по реальной схеме СВЭ.

тивлений узлов рассматриваемых под-

Таким образом, погрешность составила не более 9%, что указывает на целесоо-

станций.

бразность применения предложения [8] в расчетах при отсутствии схемы подключе-

2. В случае, когда получение схемы

ния подстанций к СВЭ и ее параметров.

сети СВЭ не представляется возможным,

предлагается следующий расчетный

Оценка погрешности методом упрощенного расчета токов

способ определения матрицы узловых

короткого замыкания

сопротивлений СВЭ для снижения мето-

Для подтверждения существующей погрешности расчетов токов КЗ в тяговой

сети с двухсторонним питанием в случае представления СВЭ сопротивлениями, рас-

дической погрешности. Нужно опреде-

считанными по мощности КЗ, выполним упрощенный расчет при различных схемах

лить параметры сети СВЭ, в частности,

замещения, показанных на рис. 2б и 3. Представленный сравнительный расчет отли-

собственные и взаимные сопротивле-

чается наглядностью изложения, для этого ограничились в схеме только индуктив-

ния узлов 110 кВ тяговых подстанций,

ными сопротивлениями, показанными на рис. 5 (значения сопротивлений указаны

используя предложение [8]. Для оценки

в знаменателе). Все сопротивления приведены к напряжению тяговой сети, а схема

эффективности предложенного способа

найдем токи КЗ в контактной сети двух-

замещения трансформатора - «Звезда - звезда».

путного участка, питаемого от подстан-

При варианте, когда входное сопротивление на шинах 110 (220) кВ определяется

по известным данным параметров схемы энергосистемы (рис. 5), ток короткого за-

ций 2 и 3, и сопоставим их с ранее полу-

ченными значениями.

мыкания при повреждении в точке К

На рассматриваемом двухпутном

участке контактной сети были экспе-

риментально определены собствен-

ные и взаимное сопротивления между

где U - напряжение тяговой сети, кВ; X₁ - сопротивление цепи короткого замыкания.

подстанциями, которые составили

Z''₂₂=

0,944 + j2,106, Z''₃₃

= 1,056 +

Множитель 2 учитывает, что сопротивления определяют при двухфазном корот-

j2,584 и Z''₂₃(Z''₃₂)

= 0,772 + j1,775.

ком замыкании в трехфазных элементах

Элементы матрицы сопротивлений по-

лучили следующие значения:

В случае, когда энергосистема представлена сопротивлениями у тяговых под-

В результате были определены токи

станций, определяемыми по мощности КЗ, заданной энергосистемой (рис. 6), ток

КЗ в рассматриваемых расчетных усло-

короткого замыкания в тяговой сети при повреждении в точке К

виях, значения которых и их сопостав-

ление с ранее рассчитанными токами

показаны в таблицах 5 и 6.

Значения сопротивлений 2 и 3 Ом определены из предыдущей схемы (рис. 5) как

Анализ данных таблиц показывает, что

собственные сопротивления узлов - шин 110 кВ тяговых подстанций. Считаем, что

применение указанного способа приво-

эти сопротивления будут определять мощности КЗ на шинах 110 кВ, которые и будут

дит к уменьшению погрешности расчета.

Это объясняется тем, что полученные при

переданы энергосистемой.

Сравнение результатов расчетов

Таблица 5

указывает на значительную погреш-

Токи КЗ в расчетных схемах тяговой сети, кА

ность, возникающую при представле-

I _ΙΙ и I _ΙΙΙ на рис. 4а

I _ΙΙΙ на рис. 4б

нии СВЭ входными сопротивлениями,

определяемыми по мощности КЗ:

ТП (однопутный

ТП

ТПУ

ЭУП

участок)

Z''_2-3

0,601℮^-j63,197º

0,679℮^-j66,108º

0,785℮^-j64,434º

0,581℮^-j58,892º

Z_2-3

0,651℮^-j63,088º

0,738℮^-j66,091º

0,858℮^-j64,364º

0,614℮^-j57,969º

Конечно, принятое в схеме по рис. 5

Погрешность, %

значение X_BX = 2 Ом редко бывает в ус-

ловиях эксплуатации, но при умень-

Таблица 6

шении входного сопротивления в два

раза погрешность уменьшается до 45%,

Токи КЗ в расчетных схемах тяговой сети, кА

а в случае уменьшения в четыре раза

I _I.1 и I II.1 на

I _II.1 (участок ПС - ТП2)

I _II.2на рис. 4в

рис. 4в

на рис. 4в

погрешность составляет 21%, то есть

ТП

остается существенной.

Таким образом, расчет тока КЗ в тя-

Z''_2-3

0,704℮^-j66,389º

1,636℮^-j67,421º

1,552℮^-j69,020º

говой сети по схеме замещения в нор-

Z_2-3

0,757℮^-j66,441º

1,774℮^-j67,534º

1,704℮^-j69,191º

мативных документах ОАО «РЖД» дает

Погрешность, %

методическую ошибку.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Рис. 5. Схема замещения с сопротивлениями СВЭ, полученными

Рис. 6. Схема замещения с сопротивлениями СВЭ,

путем эквивалентирования:

полученными по мощности короткого замыкания:

XBX ^{- входное сопротивление энергосистемы, Ом;}

XС1, XС2 ^{- собственные сопротивления вводов 110 кВ}

первой и второй подстанций, Ом

XЛ - сопротивление фазы линии электропередачи между

подстанциями, Ом;

XТ1, XТ2 ^{- сопротивления трансформаторов на фазу, Ом;}

XКС - сопротивление тяговой сети, Ом

Выводы

том сопротивления связи по линиям 110

В.А. Старшинов, Ю.П. Гусев, М.В. Пираторов. -

Предлагаемая схема замещения

(220) кВ между подстанциями.

Издательский дом МЭИ, 2008. - 472 с.

в нормативных документах [1, 2] дает

В случае малой мощности КЗ энерго-

6. Лосев С.Б. Вычисление электрических ве-

погрешность результатов расчета токов

системы (до 1000 МВА) и при отсутствии

личин в несимметричных режимах электри-

КЗ в межподстанционной зоне тяговой

схемы СВЭ показана целесообразность

ческих систем. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -

сети при ее двухстороннем питании.

руководствоваться предложением

[8]

528 с.

Определение входного сопротивле-

при определении значений элементов

7. Мельников Н.А. Матричный метод анали-

ния на шинах 110 (220) кВ по мощности

матрицы узловых сопротивлений СВЭ

за электрических цепей / Изд. 2-е, перераб.

короткого замыкания, заданного энер-

с целью снижения погрешности расче-

и доп. - М.: Энергия, 1972. - 232 с.

госистемой, и игнорирование электри-

тов токов КЗ в тяговой сети.

8. Патент № 23967077. Способ определения

ческой связи по линиям 110 (220) кВ

Анализ полученных результатов

узлового взаимного сопротивления в тяго-

(то есть взаимным сопротивлением)

указывает на необходимость расчета

вой сети железных дорог. Герман Л.А. Опубл.

между двумя смежными подстанциями,

токов КЗ в тяговой сети с учетом сопро-

20.08.2001.

к которым подключена тяговая сеть,

тивления связи тяговых подстанций по

приводит к методической погрешности

линиям 110 (220) кВ (с учетом взаимных

Герман Леонид Абрамович

в расчете токов КЗ питающих линии кон-

сопротивлений), без чего невозможно

Родился в 1937 году. Окончил Московский

тактной сети, достигающей 50% и более

получить достаточно точные значения

институт инженеров транспорта (МИИТ) по

при любой схеме тяговой сети.

токов КЗ, необходимые для качествен-

специальности «Инженер путей сообщения -

В нормативных документах [1, 2] при

ной настройки и всестороннего анализа

электромеханик» (1959 год). Защитил доктор-

определении токов КЗ в тяговой сети

поведения релейной защиты.

скую диссертацию по теме «Теория и прак-

в расчетной схеме отсутствует электри-

тика совершенствования режима системы

ческая связь тяговых подстанций по ли-

Литература

тягового электроснабжения переменного

нии 110 (220) кВ, что приводит к методи-

1. Руководящие указания по релейной за-

тока с установками емкостной компенсации».

ческой погрешности.

щите систем тягового электроснабжения. -

Доктор технических наук, профессор кафе-

Указанная погрешность снижа-

М.: ТРАНСИЗДАТ, 2005. - 216 с.

дры «Электрификация и электроснабжение»

ется с увеличением мощности S_КЗ на

2. СТО РЖД 07.021.4-2015 «Защита систем

Нижегородского филиала Московского го-

шинах смежных тяговых подстанций,

электроснабжения железной дороги от ко-

сударственного университета путей сообще-

когда взаимное сопротивление в об-

ротких замыканий и перегрузки. Часть 4. Ме-

ния, член-корреспондент Российской Ака-

щем сопротивлении СВЭ значитель-

тодика выбора уставок защит в системе тяго-

демии транспорта. Автор более 350 научных

но уменьшается. Уже при мощности

вого электроснабжения переменного тока».

трудов, 70 изобретений и патентов. Имеет

SКЗ ≥ 1500 МВА погрешность составля-

3. Герман Л.А., Кишкурно К.В. Сравнение ме-

2 правительственные награды.

ет менее 20%.

тодов расчета системы тягового электроснаб-

Для снижения погрешности расчета

жения при разных способах учета параметров

Кишкурно Константин Вячеславович

токов КЗ в тяговой сети следует выпол-

внешней сети / Вестник ВНИИЖТ, 2013. № 1.

Родился в 1991 году. В 2012 году окончил Мо-

нить расчет с использованием програм-

С. 16-21.

сковский институт инженеров транспорта

мы РАСТ-05К совместного расчета си-

4. Герман Л.А., Морозов Д.А. Расчет типо-

(МИИТ) по специальности «Электроснабже-

стем СВЭ и СТЭ по реальной схеме под-

вых задач тягового электроснабжения пере-

ние железных дорог». Кандидат технических

ключения тяговых подстанций к энерго-

менного тока на ЭВМ: учеб. пос. - М.: МИИТ,

наук. В 2016 году защитил диссертацию по

системе с указанием ближайших линий

2010. - 59 с.

теме «Совершенствование системы тягово-

110 (220) кВ или по данным входного

5. Короткие замыкания и несимметричные

го электроснабжения с применением ре-

собственного сопротивления СВЭ с уче-

режимы электроустановок / И.П. Крючков,

гулирующих устройств и компенсирующих

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

установок реактивной мощности». Опыт ра-

Institute of Transport Engineers by specialty

2016 he defended thesis, subject of disserta-

боты - 4 года. В настоящее время работает

«Engineer routes - electrician» (1959). He has

tion is «Update of the traction power supply

инженером 2 категории АО «Метрогипро-

defended the dissertation by the theme «The-

system with the use of control devices and

транс». Имеет 16 статей, 4 полезные модели,

ory and practice of improving treatment sys-

compensating reactive power plants». He

3 изобретения и 2 свидетельства регистра-

tem traction below the AC power plants with

has 4 years of work experience. At present he

ции программы для ЭВМ.

capacitive compensation». He is a Doctor of

works as second category engineer of «Metro-

Technical Sciences, Professor of dept. «Electri-

giptrans» Co Ltd. He has 16 articles, 4 utility

Субханвердиев Камиль Субханвердиевич

fication and Utilities» at The Nizhny Novgorod

models, 3 inventions and 2 software registra-

Родился в 1989 году. В 2012 году окончил

branch of the Russian State University of Trans-

tion certificates for ECM.

МГУПС (МИИТ) по специальности «Электро-

port Communications. He is a correspond-

снабжение железных дорог». Опыт работы -

ing member of the Academy of Transport of

Subhanverdiev Kamil’

4 года. В настоящее время работает инжене-

the Russian Federation. Author of more than

Was born in 1989. In 2012 he graduated from

ром I категории в Проектно-изыскательном

350 scientific works, 70 inventions and patents.

Moscow State University of Railway Engineer-

институте электрификации железных дорог

Has 2 government awards.

ing with specialization «Railways electric power

и энергетических установок «Трансэлектро-

supply». He has 4 years of work experience. At

проект» - филиале ОАО «Росжелдорпроект».

Kishkurno Konstantin

present, he works as a first class engineer at De-

Имеет 2 научные статьи.

Was born in 1991. In 2012 he graduated from

sign and survey institute of railways electrifica-

Moscow Institute of Transport Engineers

tion and electric power plants «Transelectropro-

German Leonid

(MIIT), speciality is «Railway roads power sup-

ject» - branch of «Roszheldorproject». He has

Was born in 1937. He has graduated Moscow

ply». He is candidate of Technical sciences. In

two scientific works.

Редакционный совет журнала поздравляет доктора технических наук, профессора Нижегород-

ского филиала Московского государственного университета путей сообщения Леонида Абрамовича

Германа с 80-летием и желает ему творческих успехов, счастья, здоровья и долголетия!

Герман Леонид Абрамович - член двух диссертационных советов по

присуждению ученых степеней доктора технических наук при МИИТ (Мо-

сква) и НГТУ (Нижегородский государственный технический университет),

член-корреспондент Академии транспорта России, член редколлегии жур-

нала «Электроника и электрооборудование транспорта». Удостоен знаков

«Лучший изобретатель железнодорожного транспорта», «Почетному же-

лезнодорожнику», «200 лет транспортному образованию России». Награж-

ден медалью «За трудовую доблесть» за электрификацию магистрали Мо-

сква - Байкал и восемью медалями ВДНХ. За значительные успехи в деле

подготовки высококвалифицированных специалистов и большой вклад

в развитие научно-технического прогресса на железнодорожном транс-

порте награжден почетными грамотами Министерства образования и на-

уки Российской Федерации, Министерства путей сообщения и президента

ОАО «РЖД». Почетный работник Горьковской железной дороги.

Мы благодарны Леониду Абрамовичу за участие в редакционном совете нашего журнала и за под-

держку, которую он оказывает нам в работе.

Редакционный совет журнала

«Электроника и электрооборудование транспорта»

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Стабильность выходного напряжения

преобразователя частоты

системы централизованного

электроснабжения поездов

// Stability of the frequency converter output voltage

for the system of train centralized power supply //

Иньков Ю.М., д.т.н., профессор,

На автономных пассажирских ло-

Сачкова Е.В., к.ф.н.,

комотивах для электроснабжения ва-

МГУПС (МИИТ), г. Москва

гонных потребителей устанавливаются

специальный синхронный генератор

В статье проанализирована стабиль-

The article analyzes the stability of the

и статический преобразователь часто-

ность параметров выходного напряже-

parameters of the output voltage of the

ты, в данном случае - непосредствен-

ния тиристорного непосредственного

thyristor direct frequency converter for the

ный преобразователь частоты (НПЧ) [1].

преобразователя частоты для си-

systems of centralized power supply for

Выходное напряжение такого преоб-

стемы централизованного электро-

passenger trains from the autonomous

разователя является функцией выходно-

снабжения пассажирских поездов от

locomotives. Due to the fact that the level

го напряжения синхронного генерато-

автономных локомотивов. Поскольку

and frequency of voltage of the synchro-

ра, способа регулирования и точности

уровень и частота напряжения син-

nous generator in the autonomous loco-

системы управления преобразователем

хронного генератора автономного

motive and the load phase of the electricity

и фазового угла нагрузки, причем часто-

локомотива и фазовый угол нагрузки

carriage consumers are random variables

та и величина выходного напряжения ге-

вагонных потребителей электроэнер-

the analysis of the stability of the output

нератора, а также фазовый угол нагрузки

гии представляют собой случайные

voltage of the converter is performed with

являются случайными величинами. По-

величины, анализ стабильности вы-

the use of theoretical and probabilistic

этому анализ стабильности выходного

ходного напряжения преобразователя

methods.

напряжения НПЧ более корректно вы-

выполнен с применением теоретико-

Keywords: train power supply, direct

полнять, основываясь на применении

вероятностных методов.

frequency converter, voltage frequency,

теоретико-вероятностных методов [2].

Ключевые слова: электроснабжение

voltage value, probability theory, vari-

Проанализируем кривую выходного

поезда, непосредственный преобра-

ance, generator, car electricity consumers,

напряжения многофазно-однофазного

зователь частоты, частота напря-

a semiconductor valve, locomotive.

НПЧ (рис. 1), допуская, что активное со-

жения, величина напряжения, теория

противление и индуктивность генерато-

вероятностей, дисперсия, генератор,

ра равны нулю, ток нагрузки непреры-

вагонные потребители электро-

вен, а сопротивление вентилей в про-

энергии, полупроводниковый вентиль,

водящем состоянии эквивалентировано

тепловоз.

соответствующей нагрузкой.

Рис. 1. Кривая выходного напряжения трехфазно-однофазного НПЧ

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

В этом случае эффективное значение

где U_y и U_оп - амплитудные значения моде-

Раскладывая выражение (4) в ряд

выходного напряжения НПЧ определим

лирующего (управляющего) и синхронизи-

Тейлора и ограничиваясь линейными

по соотношению

рующего напряжения системы управления.

членами разложения, получим

Подставляя (3) в (2), получим

(5)

(4)

Дисперсия эффективного значения

выходного напряжения в соответствии

Таким образом, эффективное значе-

с общим методом равна

ние выходного напряжения преобразо-

вателя является функцией взаимно неза

висимых случайных величин U_1М, U_y,

Uоп, f1, f2 и Ψ2, причем влияние каждой из

этих величин на эффективное значение

(1)

(6)

выходного напряжения мало. Поэтому

где

U =U

1М

- амплитудное значение

в соответствии с центральной предель-

Отклонение величины выходного

линейного напряжения генератора;

ной теоремой в первом приближении

напряжения преобразователя в соот-

l_в, l_u - номера интервалов включен-

можно считать, что величина U₂ имеет

ветствии с техническими условиями на

ного состояния вентилей в выпрями-

распределение, близкое к нормальному.

преобразователи оговаривается, как

тельном и инверторном режимах;

Известны четыре возможных спосо-

правило, для номинального режима

- отношение частот входного

ба построения системы управления НПЧ:

работы. Поэтому коэффициенты перед

и выходного напряжений;

••

модулирующее U_y и синхронизиру-

дисперсиями в выражении (6) должны

μ - число выпрямленных полуволн

ющее U_оп напряжения не стабилизиро-

представлять собой значения квадратов

напряжения генератора на полуперио-

ваны и изменяются пропорционально

частных производных, найденных при

де выходного напряжения;

изменениям напряжения источника пита-

математических ожиданиях аргументов,

ния, то есть u_y = a u₁, u_оп = bu₁, где a и b -

соответствующих номинальному режи-

Ku - целое число интервалов прово-

димости вентилей в инверторном режи-

коэффициенты пропорциональности;

му работы, то есть

U 1M , f

,Ψ

ме.

K = Ψ

при дробном K_u его следу-

••

модулирующее напряжение ста-

Используя относительные средние

ΔΨ ,

ет округлять до ближайшего большего

билизировано, а синхронизирующее -

квадратические отклонения

целого;

не стабилизировано;

и разделив обе части выражения (6) на

^—2

Ψ₂ - угол сдвига фаз между напряже-

••

модулирующее напряжение не ста-

2, запишем

нием и током в цепи нагрузки;

билизировано, а синхронизирующее -

ΔΨ - угол сдвига фаз между линей-

стабилизировано;

ными напряжениями генератора;

••

модулирующее и синхронизирую-

m - число фаз генератора.

щее напряжения стабилизированы.

(7)

Из информации, представленной на

Ниже представлены общие выраже-

рис. 1, видно, что

ния для дисперсий эффективного зна-

чения выходного напряжения преоб-

В частности, для первого способа по-

разователя и частные производные от

строения системы управления, то есть

этого напряжения для первого способа.

при нестабилизированных напряжени-

Аналогично могут быть получены выра-

ях U_y и U_оп, частные производные от U₂

жения и для других способов.

будут иметь вид

где α и β - углы регулирования в выпря-

мительном и инверторном режимах.

Интегрируя выражение (1), получим

, (8)

, (9)

. (2)

Характеристика фазорегулирующе-

го устройства, наиболее часто применя-

емого в системах управления непосред-

ственными преобразователями частоты

[3], имеет вид

, (10)

α =

−arcsin

(3)

оп

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

(11)

Подставляя найденные значения частных производных в выражение (7), получим

(12)

Вторым показателем стабильности

на любой позиции контроллера маши-

Один из возможных путей реализа-

выходного напряжения вентильного

ниста стабилизирована с точностью

ции алгоритма управления, при кото-

преобразователя является отклонение

±5%, причем постоянная составляющая

ром система управления фиксирует мо-

частоты выходного напряжения от ее

в кривой выходного напряжения преоб-

менты пересечения кривых фазных на-

номинального значения.

разователя должна быть минимальной.

пряжений генератора (моментов начала

В непосредственных преобразовате-

В НПЧ с естественной коммутацией

естественной коммутации вентилей

лях частоты стабилизации задающего ге-

тока применяют асинхронные и син-

НПЧ), пояснен на примере структурной

нератора оказывается недостаточно, по-

хронные системы управления. В первом

схемы, изображенной на рис. 2.

скольку на отклонения величины выход-

случае кривая выходного напряжения

Фиксация моментов начала есте-

ной частоты НПЧ значительное влияние

преобразователя не синхронизирова-

ственной коммутации вентилей и выра-

оказывает отклонение входной частоты.

на с кривой его входного напряжения,

ботка начинающихся в этих точках син-

В то же время следует отметить,

и поэтому вследствие дискретности

хронизирующих импульсов осуществля-

что наряду с уже упомянутой областью

формирования выходного напряжения

ются синхронизатором импульсов СИ,

систем централизованного электро-

при любой степени стабилизации зада-

подключенным к выходным зажимам

снабжения пассажирских поездов НПЧ

ющего устройства в системе управления

синхронного генератора.

можно успешно применять в автоном-

возможны колебания частоты выходно-

Первый из этих импульсов запускает

ных бортовых энергосистемах для связи

го напряжения, которые будут увеличи-

выполненный на базе одновибратора

цепей переменного тока с различной

ваться с уменьшением частоты напря-

задающий генератор ЗГ, который, отра-

частотой и напряжением. Особенно вы-

жения синхронного генератора.

ботав определенное время, возвраща-

игрышно по сравнению с другими типа-

В синхронных системах управления

ется в исходное состояние. Обратная

ми преобразователей применение НПЧ

имеется четкая фиксация между опре-

связь с выхода ЗГ на вход логического

в бортовых энергосистемах, в которых

деленными точками кривых питающего

элемента «&» разрешает новое включе-

частота напряжения синхронного ге-

и выходного напряжения НПЧ, что по-

ние ЗГ в следующий момент появления

нератора изменяется в достаточно ши-

зволяет обеспечить идентичность полу-

импульса на выходе СИ. В течение ин-

роких пределах, а напряжение питания

волн выходного напряжения при высо-

тервала включенного состояния ЗГ вы-

ряда преобразователей

(например,

кой степени стабилизации его частоты.

ходные импульсы СИ влияния на работу

гироскопов летательных

аппаратов,

люминесцентных ламп и т.п.) должно

иметь стабильную частоту. Достаточ-

ФИ

но жесткие требования предъявляют

и к преобразователям частоты для цен-

СИ

ЗГ

трализованного электроснабжения пас-

сажирских поездов, где по условиям

ФИ

ограничения мешающего воздействия

преобразователя на рельсовые цепи

СЦБ выходная частота НПЧ должна быть

Рис. 2. Структурная схема синхронной системы управления НПЧ

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

ЗГ не оказывают, поскольку вход ЗГ за-

является в этом случае усечением пол-

f t)

= p'

f t) +p ''

(t).

(22)

y''

блокирован запрещающим сигналом

ного распределения этой частоты. Плот-

элемента «&». После пересчета тригге-

ности f_x' (t) и f_x''(t) найдем на основании

Дисперсию D_y определим по извест-

ром Т импульсы, разрешающие фор-

известных соотношений [4]:

ному соотношению

мирование полуволн выходного тока

−m

²,

(23)

положительной (+) и отрицательной (-)

полярности, поступают на входы соот-

(16)

где M_y

- математическое ожидание

ветствующих формирователей импуль-

квадрата частоты входного напряже-

сов ФИ⁽⁺⁾ и ФИ^(-) для токосборных групп

ния или, иначе, ее второй начальный

силовых цепей НПЧ.

момент;

(17)

Частота вращения вала дизеля и ча-

my - математическое ожидание этой

стота вращения вала связанного с ним

частоты.

синхронного генератора (частота вход-

Частота выходного напряжения пре-

На основании теоремы о полном ма-

ного напряжения НПЧ), как известно,

образователя также является результа-

тематическом ожидании запишем

на любой фиксированной позиции кон-

том смешивания двух составляющих y'

(24)

троллера машиниста могут случайным

и у'', то есть

образом отклоняться от номинального

(25)

для данной позиции значения.

(18)

Частота выходного напряжения пре-

где m_y',m_y'', М_у', М_у'' - математические

образователя в заданном диапазоне

где y' = φ(x'), а y'' = φ(x'').

ожидания и вторые начальные моменты

изменения напряжения частоты напря-

С учетом соотношений (13) и (14) по-

составляющих y' и y'' частоты выходного

жения синхронного генератора может

лучим

напряжения.

быть задана как

Поскольку составляющие этой ча-

2

стоты являются линейными функциями

при

x< x

;



соответствующих составляющих часто-

=ϕ(x)

=

(13)

(19)

ты напряжения генератора, то назван-



ные выше числовые характеристики со-

при

x< x

14

ставляющих частоты выходного напря-

где x_m и x_M - минимальная и максималь-

жения преобразователя можно выра-

ная частоты напряжения генератора на

Таким образом, мы представили

зить через соответствующие числовые

10-й позиции контроллера; x_m = 75 Гц,

каждую из составляющих выходной

характеристики составляющих частоты

x_M = 79 Гц;

частоты в виде линейной функции со-

напряжения генератора:

x_п

- частота

«переключения», со-

ответствующей составляющей входной

ответствующая переходу на смежную

частоты. Законы распределения состав-

(26)

(следующую по пульсации) полуволну

ляющих частоты выходного напряже-

выходного напряжения, в данном слу-

ния НПЧ можно определить как распре-

чае от полуволны с 27 пульсациями

деление линейной функции случайного

(27)

к полуволне с 28 пульсациями; тогда

аргумента [5]:

x_п = 76,5 Гц.

В связи с тем, что частота напряже-

(28)

ния генератора - случайная величина,

характеризуемая плотностью распреде-

ления f_x(t), случайной будет и выходная

(29)

частота у, как функция случайного ар-

гумента. Определим закон и числовые

(20)

Числовые характеристики составля-

характеристики распределения частоты

ющих частоты напряжения генератора

выходного напряжения у, для чего пред-

выразим через плотность распределе-

ставим частоту напряжения генератора

ния этой частоты:

как результат смешивания двух состав-

ляющих x' < x_п и x'' > x_п с вероятностя-

(30)

ми p' и p'' = 1 - p', то есть

(31)

(14)

(21)

где x' < x_п < x'';

(32)

xп

p''=

{

x< x

}

f t)dt

(15)

Результирующий закон распреде-

⁼ ∫

−∞

ления частоты выходного напряжения

Распределение отдельных составля-

в соответствии с (18) можно представить

(33)

ющих частоты напряжения генератора

в виде

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Таким образом, для определения за-

2. Исаев И.П., Иньков Ю.М., Маричев М.А. Ве-

Пензенский государственный педагогиче-

кона и числовых характеристик распре-

роятностные методы расчета полупроводни-

ский университет по специальности «Фило-

деления частоты выходного напряже-

ковых преобразователей. - М.: Энергоиздат,

логия». Кандидат филологических наук,

ния преобразователя на любой позиции

1983. - 93 с.

доцент. Опыт работы - 18 лет. В настоящее

контроллера машиниста необходимо

3. Григорьев Ю.П., Иньков Ю.М., Иоспа З.С.,

время работает заведующей кафедрой «Ино-

знать плотность распределения частоты

Феоктистов В.П. Проблема централизован-

странные языки - 4» МГУПС (МИИТ). Имеет

напряжения синхронного генератора на

ного электроснабжения пассажирских поез-

17 научных трудов.

этой позиции контроллера.

дов при электрической и тепловозной тяге //

Электричество, 1971, № 6.

In’kov Yuriy

Выводы

4. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - Физ-

Was born in 1937. In 1954 he graduated from

Поскольку уровень и частота выход-

матгиз, 1962.

Moscow Institute of Railway Transport Engi-

ного напряжения преобразователя ча-

5. Хан Г., Шапиро С. Статистические методы

neers, speciality is

«Railway transport engi-

стоты систем централизованного элек-

в инженерных задачах. - М.: Мир, 1969.

neer - electrician». He is a Doctor of Engineer-

троснабжения пассажирских поездов

ing, a professor. In 1978 he defended a thesis,

от автономных локомотивов являются

Иньков Юрий Моисеевич

the theme is «Probabilistic computing methods

случайными величинами, для анализа

Родился в 1937 году. В 1954 году окончил Мо-

of power semiconductor converters». He has 50

стабильности выходного напряжения по

сковский институт инженеров железнодорож-

year work experience. At present he works as a

этим параметрам целесообразно приме-

ного транспорта по специальности «Инже-

professor of «Electric traction» department of

нять теоретико-вероятностные методы.

нер - электромеханик путей сообщения». Док-

Moscow State University of Railway Engineering

На примере многофазно-однофаз-

тор технических наук, профессор. В 1978 году

(MIIT). He has more than 200 scientific works,

ного непосредственного тиристорного

защитил диссертацию по теме «Вероятностные

including monographs and more than 100 au-

преобразования частоты проанализи-

методы расчета полупроводниковых преоб-

thor’s certificates and patents. He is a Honored

рована стабильность его выходного

разователей электроэнергии». Опыт работы -

scientist of Russia, he has 5 state awards, «Hon-

напряжения применительно к системе

более 50 лет. В настоящее время - профессор

ored transport worker of Russia» and «Honored

централизованного электроснабжения

кафедры «Электрическая тяга» Московского

railway worker» signs.

магистральных пассажирских поездов.

государственного университета путей сообще-

ния (МИИТ). Имеет более 200 научных трудов,

Sachkova Elena

Литература

в том числе монографии, и более 100 автор-

Was born in 1976. In 1998 she graduated from

1. Антюхин В.М., Богомяков А.А., Евсеев Ю.А.

ских свидетельств и патентов. Заслуженный

Penza state pedagogical University with spe-

и др. Устройство силовой электроники же-

деятель науки РФ, имеет 5 государственных

cialization in «Philology». She is candidate of

лезнодорожного подвижного состава: учеб.

наград, знаки «Почетный работник транспорта

philological sciences, associate professor. She

пособие / под ред. Ю.М. Инькова и Ф.И. Ко-

России» и «Почетный железнодорожник».

has 18 years of work experience. At present she

валева. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический

is head of «Foreign languages - 4» department

центр по образованию на железнодорожном

Сачкова Елена Владимировна

of Moscow State University of Railway Engineer-

транспорте», 2001. - 471 с.

Родилась в 1976 году. В 1998 году окончила

ing. She has 17 scientific works.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

К вопросу применения имитационных

моделей движения для исследования

эффективности рекуперативного

торможения в метрополитенах

// Тhe issue of implemenation movement simulation models to investigate the effectiveness

of regenerative braking in the underground railways //

Веселов П.А.,

ем нескольких обязательных условий,

НИУ «МЭИ», г. Москва

в числе которых:

••

энергоэффективный тяговый элек-

В статье рассматривается вопрос

The article discusses implementation of

тропривод [9, 10];

применения имитационного моделиро-

electric trains movement simulation for

••

энергоэффективные графики дви-

вания движения электропоездов метро-

the effectiveness of regenerative braking in

жения;

политенов для оценки эффективности

underground railways evaluation, including

••

применение РкТ.

рекуперативного торможения, в том

evaluating the possibility of exchange be-

Для реализации совокупности дан-

числе оценки возможности межпоездно-

tween consecutive trains, and energy saving

ных условий в целях достижения по-

го обмена на данном виде транспорта,

schedules.

казателей максимальной энергоэффек-

в частности, в условиях энергосберега-

Keywords: regenerative brake, underground

тивности ЭПС предлагается использо-

ющих графиков движения.

railways, train motion modeling, modeling

вать проект модернизации наиболее

Ключевые слова: рекуперативное тор-

train movements.

массово эксплуатируемых вагонов

можение, метрополитен, имитацион-

ное моделирование движения, модели

метрополитена

81-717/14 с заменой

реостатного контроллера на транзи-

движения.

сторно-реостатный с IGBT и микропро-

Существующие данные о расчетных

реальные значения при эксплуатации.

цессорной системой управления и раз-

и опытных испытаниях в области при-

Крайне важно при проведении экспе-

работанную методику оценки эффек-

менения рекуперативного торможения

римента или моделирования учитывать

тивности применения РкТ с примене-

(РкТ) на электроподвижном составе

не потенциально достижимый в режиме

нием имитационных моделей движения

(ЭПС) сводятся к примерно одинако-

«Пуск - торможение» результат, а ре-

ЭПС, предусматривающих возможность

вым показателям эффективности РкТ

альные показатели при эксплуатации

выбора энергоэффективных графиков

на данном виде транспорта. В таблице 1

в обычных режимах работы.

движения для перегонов различной

представлен сравнительный анализ

Для метрополитенов Российской

протяженности. Следует отметить, что

полученных результатов сокращения

Федерации вопросы применения РкТ

проект модернизации предусматривает

энергопотребления при различных спо-

относятся скорее к отдельным фактам,

рекуперативно-реостатное торможе-

собах реализации рекуперируемой ЭПС

в том числе опытным и эксперименталь-

ние, в том числе как решение вопроса

энергии - межпоездном обмене стаци-

ным, чем к повсеместной полноценной

двойной тормозной мощности [7, 8].

онарных и бортовых накопительных

реализации. Отдельно следует отметить,

С целью структуризации полученных

устройств (НЭ). Однако имеющиеся дан-

что достижение наибольших технико-

результатов перегоны в описываемой

ные часто указывают на диапазон или

экономических показателей при экс-

методике подразделяются по протяжен-

на предельное достигаемое значение

плуатации ЭПС в современных реалиях

ности на три группы: малый (до 1500 м),

показателя эффективности, отбрасывая

должно сопровождаться соблюдени-

средний (от 1501 до 2500 м), большой

Таблица 1. Сравнение достигнутых/ожидаемых результатов испытаний рекуперативного торможения

в метрополитенах различных стран

Полученный результат

Вид накопителя /

№

Место

сокращения

Источник

межпоездной обмен

энергопотребления

Тяговая подстанция Т-23, Филевская линия московского

Стационарный

13,4%

[1]

метрополитена, г. Москва, Российская Федерация

Межпоездной обмен с возможностью

Метрополитен г. Лондона, Соединенное Королевство

возврата избыточной энергии рекупе-

15%

[2]

рации во внешнюю сеть

Киевский метрополитен, г. Киев, Украина

Межпоездной обмен

5-25%

[3]

Метрополитен г. Осаки, Япония

Стационарный

25-40%

[4]

Метрополитен г. Гамбурга, Германия

Бортовой

25%

[5]

8-26% в зависимости

Метрополитен г. Москвы, Российская Федерация

Стационарный

[6]

от линии

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Таблица 2. Значения возможных отклонений от интервала

встречных направлений, составляющим

движения вследствие различных факторов

30 секунд, базовый интервал при дви-

жении в одном направлении - 95 с, что

Наименование фактора

Возможное время отклонения от нормы, c

соответствует 38 парам поездов в час.

Фактор машиниста

-3

-2

-1

Обращая внимание на РкТ как на по-

Фактор пассажиров

тенциальное решение проблемы сни-

жения нагрузки на контактную сеть ме-

Таблица 3. Моделирование отклонений от графиков движения

трополитена, важно отметить несколь

на малом перегоне для 10 пар поездов

ко моментов:

Порядковый номер

••

рекуперативно-реостатное тормо-

состава на линии

жение предусматривает дополнитель-

Движение

Наличие отклонения

Да

Нет

Да

Нет

Да

Нет

Да

ные потери и препятствует максималь-

в одну

Значение отклонения

-2

-1

ному технико-экономическому эффекту

сторону

от реализации РкТ;

Движение

Наличие отклонения

Нет

Да

Нет

Да

Нет

Да

в другую

••

опираясь на данные, полученные

сторону

Значение отклонения

-2

-1

-3

в результате исследования имитаци-

Порядковый номер состава на линии

онных моделей, можно сделать вывод

Движение в одну сторону

100

101

об отсутствии постоянной возможно-

сти реализации энергии рекуперации

Движение в другую сторону

100

102

в межпоездном обмене;

(2501 и более метров). Суть предложен-

тирована в первую очередь на скорость

••

мощность высвобождаемой энер-

ной методики заключается в разработке

сообщения. Однако применяемая мето-

гии при рекуперативном торможении

имитационных моделей движения для

дика позволяет провести анализ пове-

одного состава может оказаться выше,

ЭПС, в которых учитываются требования,

дения ЭПС при индивидуальной модели

чем мощность, потребляемая другим со-

предъявляемые к скорости сообщения,

движения для каждого ЭПС, например,

ставом, при этом возникает так называе-

и удельный расход энергии в зонах раз-

с учетом индивидуальных особенностей

мая избыточная рекуперация;

личных скоростей движения с целью

модели вождения каждого машиниста

••

в случае нахождения двух и более

выбора наиболее оптимальных моделей

либо особенностей конкретного ЭПС.

составов в режиме РкТ в момент вре-

движения ЭПС на конкретном перегоне.

При исследовании вероятности ре-

мени, когда отсутствуют потребители,

Также возможно оценить наличие потре-

ализации энергии РкТ на межпоездной

энергию РкТ придется «сжигать» на рео-

бителя для реализации энергии рекупе-

обмен учитываются также интервалы

статах, так как возможности принять эту

рации в межпоездном обмене. Для этого

движения между поездами встречных на-

энергию у контактной сети нет;

учитывается смещение запланирован-

правлений, так как данный фактор непо

••

потери, возникающие при передаче

ных моделей движения относительно по-

средственно влияет на достоверность

энергии от ЭПС в режиме РкТ до состава

стоянства расписания вследствие чело-

полученных результатов. Для удобства ди-

в режиме тяги (а в случаях с передачей

веческого фактора: ранний или поздний

аграммы движения ЭПС можно предста-

энергии в соседние секции данное рассто-

старт машинистом (фактор машиниста)

вить в графическом виде с отображением

яние может достигать нескольких киломе-

и задержка закрытия дверей из-за пасса-

соответствующих режимов движения по

тров), могут сделать нецелесообразным

жиров (фактор пассажиров). Чрезвычай-

времени. На рис. 1 представлена диаграм-

(падение напряжения, тепловые потери)

ные ситуации и происшествия в данном

ма для перегона малой длины с базовым

межпоездной обмен, однако данный во-

примере не рассматриваются, однако

значением интервала между поездами

прос требует отдельного изучения.

при необходимости они также могут

быть учтены. В таблице 2 приведены зна-

чения заданных возможных отклонений

от интервалов движения в секундах. При

этом моделирование наличия факторов,

влияющих на отклонение по времени,

проводится с использованием генерато-

ра случайных чисел. Для того чтобы опи-

сать вероятность наличия фактора маши-

ниста или фактора пассажиров, задаются

соответствующие вероятности в зависи-

мости от загруженности линии, индиви-

дуальных особенностей машиниста, ста-

тистики и т.д. В приведенном в таблице 3

примере это 50% для фактора машиниста

и 30% для фактора пассажиров.

Из-за бесконечного количества вари-

антов с изменениями кривых движения

Рис. 1. Диаграмма режимов движения при интервале между поездами встречных

со смещением графика методика ориен-

направлений, составляющем 30 секунд

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Тогда теоретически наиболее пер-

вать вопрос в масштабах городской энер-

затрат энергоресурсов для генерации

спективным техническим решением,

госистемы, то перечисленные проблемы

электроэнергии для функционирования

предусматривающим максимальный

и предложенные решения относятся

конечных потребителей. При высвобож-

экономический эффект от РкТ, является

к энергосбережению в городских энер-

дении свободной электроэнергии без

именно установка на ЭПС НЭ бортового

госистемах, а следовательно, и конеч-

необходимости ее потребления другим

исполнения, позволяющая решить две

ные технико-экономические показатели

потребителем или понижения уровня

принципиальные задачи:

эффективности зависят от востребован-

генерации (и, как следствие, экономии

••

регулярное и бесперебойное ис-

ности освобождаемой мощности как для

энергоресурсов) речь идет не об энер-

пользование энергии рекуперации,

самого метрополитена, так и для город-

госбережении, а о перераспределении

в том числе с целью высвобождения

ской энергосистемы, в том числе можно

конечного счета за электроэнергию.

мощностей для повышения комфорт-

говорить о возможном снижении объ-

ности пассажиров (таких как, например,

емов генерации и конечной экономии

Литература

установка кондиционеров на ЭПС). При

энергоресурсов (энергоносителей), что

1. Гречишников В.А., Шевлюгин М.В. Эксплуата-

ция накопителя электроэнергии на метрополи-

этом минимизируются потери при пере-

несомненно приведет к положительному

тене // Мир транспорта, № 5. - М., 2013.

даче энергии, в том числе на существен-

влиянию на экономику нашей страны.

2. Ян Хардер. Партнерство транспортных ком-

ные расстояния, так как в метрополите-

паний и университетов - ключ к инновационно-

му развитию // Мир транспорта, № 1. - М., 2015.

не контактная сеть постоянного тока;

Выводы

3. Joel Hruska. Philadelphia unveils new hybrid sub-

••

повышение безопасности метропо-

Имитационные модели движения

way trains that use Prius-like regenerative braking to

литена, так как бортовой НЭ дает запас

и методику оценки эффективности при-

feed energy back into the grid // Информационный

портал Extremetech

[Электронный ресурс]

автономности хода, что может являться

менения РкТ возможно использовать

Режим доступа:

[http://www.extremetech.com/

единственной возможностью энергос-

как для теоретических исследований,

extreme/180636-philadelphia-unveils-new-hybrid-

набжения в аварийных условиях.

так и для полноценного моделирова-

subway-system-that-uses-prius-like-regenerative-

Отдельной задачей является повсе-

ния при эксплуатации метрополитенов,

breaking-to-feed-energy-back-into-the-grid].

4. Бычкова М.П. Система накопителей электро-

местное применение энергосберегаю-

в том числе для новых поколений пер-

энергии для повышения энергоэффективности

щих графиков движения в метрополите-

спективных систем автоведения.

в метро // Электронный журнал по энергосбе-

не, фактически речь идет о применении

Результаты имитационного модели-

режению «Энергосовет» [Электронный ресурс] -

Режим доступа:

[http://www.energosovet.ru/

имитационного моделирования движе-

рования для проекта модернизации ва-

bul_stat.php?idd=185].

ния по различным перегонам с учетом

гонов 81-717/14 подтвердили эффектив-

5. Стационарные накопители энергии на ме-

длины перегона, профиля пути, тяговых

ность РкТ, однако условием эффективно-

трополитене Гамбурга // Железные дороги мира,

характеристик конкретных ЭПС, очеред-

сти является применение НЭ в качестве

№ 7. - М., 2010.

6. Мелешин И. Эксплуатация накопителя элек-

ности движения различных ЭПС с целью

потребителя энергии рекуперации.

троэнергии на метрополитене // Энергоэффек-

выбора оптимальной модели движения

Реализация энергии рекуперации

тивность и энергосбережение, № 7-8. - М., 2013,

для различных перегонов с соответству-

в межпоездном обмене может рассма-

с. 65-67.

7. Веселов П.А. Выбор решений для модерни-

ющими рекомендациями для машини-

триваться только на перегонах малой

зации цепей управления двигателей метроваго-

стов. Важной составляющей подобной

длины, для средних и больших перегонов

нов // Мир транспорта, № 5 (60). - М., 2015.

работы является принципиальная не-

совпадение режима рекуперации одного

8. Веселов П.А., Тулупов В.Д. Оценка возможно-

стей улучшения эксплуатационных показателей

обходимость имитационного модели-

ЭПС и режима тяги другого ЭПС, а равно

поездов метрополитена // Электротехника, ЗАО

рования для решения задач реализации

и наличия потребителя, маловероятно.

«Знак», № 5. - М., 2015.

системы автоведения в метрополитенах.

Введение единой методики оценки

9. Тулупов В.Д., Кирюхин Ю.А., Марченков А.П.

При этом выбор наиболее оптимального

эффективности применения РкТ, в том

и др. Возможность резкого улучшения энергети-

ческих показателей электропоездов // Железно-

режима движения позволяет увеличить

числе на стадии образовательного

дорожный транспорт, № 6, 2003.

потенциальную роль РкТ в повышении

процесса, позволит объективно оце-

10. Тулупов В.Д. Тяговый электропривод посто-

энергоэффективности не только метро-

нить расчетные и экспериментальные

янного тока с наилучшими технико-экономиче-

скими показателями // Сборник «Электросила»,

политена как вида транспорта, но и лю-

результаты, полученные в различных

выпуск 41. - СПб., 2002.

бого электрического транспорта в прин-

исследованиях. Это крайне важно для

11. Виноградов С.А., Кирякин В.Ю., Анфиноге-

ципе. Изучая вопросы энергоэффек-

сравнения и оценки полученных данных

нов А.Ю. Прогнозные энергосберегающие гра-

тивности графиков движения, следует

для разных типов ЭПС.

фики движения поездов // Железнодорожный

транспорт, № 8, 2011.

обратить внимание также на опыт желез-

Для достижения максимального тех-

нодорожного транспорта [11], где подоб-

нико-экономического эффекта от при-

Веселов Павел Александрович

ная проблема более подробно изучена

менения РкТ в метрополитене требуется

Родился в 1989 году. В 2012 году окончил Нацио-

нальный исследовательский университет «МЭИ»

и рекомендации сформированы. В сово-

применение НЭ. Наиболее эффективный

по специальности

«Инженер электрического

купности с известными рекомендациями

вид накопителя, а именно бортового ис-

транспорта». Опыт работы - 3 года. В настоящее

по улучшению энергетических показате-

полнения или стационарного, предпо-

время является аспирантом НИУ «МЭИ». Имеет

лей ЭПС существует вероятность прин-

лагается выбирать из соответствующих

3 научные работы.

ципиального повышения энергоэффек-

технических решений и возможности их

Veselov Pavel

тивности метрополитенов в Российской

эксплуатации в конкретном метрополи-

Was born in 1989. In 2012, he graduated from Na-

Федерации при повсеместном учете

тене и с конкретным ЭПС.

tional research university «MPEI» with specializa-

tion in «Electric transport engineer». He has 3 years

имитационного моделирования, в том

Говорить об энергоэффективности

of work experience. At present, he is postgraduate

числе на базе методики оценки, описан-

при применении РкТ в метрополитене

student of National research university «MPEI». He

ной в настоящей работе. Если рассматри-

возможно только с целью уменьшения

has 3 scientific works.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Перспективы применения многофазных

машин переменного тока

// Perspectives of Multi-phase AC machines //

Терешкин В.М., к. т. н., доцент,

Реализация многофазной электри-

Уфимский государственный авиационный технический университет,

ческой машины не требует дополни-

г. Уфа

тельных затрат по сравнению с трехфаз-

ной машиной. Расход меди остается не-

Гришин Д.А.,

изменным, магнитная система не меня-

ООО «Башуралтехсервис», г. Уфа

ется, изготовление в технологическом

Макулов И.А.,

плане не усложняется. К недостаткам на

ООО «Газ-Проект-Инжиниринг», г. Уфа

первый взгляд можно отнести увеличе-

ние числа силовых ключей преобразо-

Установлено, что при равенстве вели-

It found that at equal values of the phase

вателя (одна диагональ на фазу).

чин фазных токов трех- и пятифазной

currents and three-phase AC machines, the

Обоснуем тезис «Расход меди оста-

машин переменного тока число витков

number of turns in the five-phase machine

ется неизменным».

в фазе пятифазной машины должно

phase should be less than 5/3 times. Under

Известно, что результирующая на-

быть меньше в 5/3 раза. При выполне-

these conditions, three- and five-phase

магничивающая сила в воздушном зазо-

нии этих условий трех- и пятифазная

winding, creating equal-magnetizing force

ре в первом приближении определяется

обмотки создают равновеликую намаг-

for the same amount of copper. Inductance

выражением F = m·w·I, где m - количе-

ничивающую силу при одинаковом коли-

switched phase five-phase machine is re-

ство фаз машины, w - количество витков

честве меди. Индуктивность коммути-

duced, which simplifies the switching keys.

руемых фаз пятифазной машины умень-

Reducing the number of turns in the five-

в фазе, I - величина тока в фазе обмотки.

шается, что упрощает коммутацию

phase winding phase also leads to weaken-

Если машину выполнить с количе-

ключей. Уменьшение числа витков в фазе

ing of the armature reaction. Five-phase

ством фаз, например, m = 5, то при не-

пятифазной обмотки также приводит

control range is increased in comparison

изменном токе в фазе I необходимо

к ослаблению реакции якоря. Увеличива-

with the machines of three-phase machine.

уменьшить количество витков в фазе

ется диапазон регулирования пятифаз-

The results of experimental studies, confirm-

пятифазной обмотки в 5/3 раза. Это не-

ной машины по сравнению с трехфазной.

ing theoretical studies.

обходимо для того, чтобы оставить не-

Представлены результаты эксперимен-

Keywords: three-phase synchronous ma-

изменной величину намагничивающей

тальных исследований, подтверждаю-

chine, single-phase inverter, switching

силы в воздушном зазоре по сравнению

щие теоретические исследования.

power switches, anchor reaction control

с трехфазной системой. При этом общая

Ключевые слова: пятифазная синхрон-

speed range.

длина медного провода по сравнению

ная машина, пятифазный преобразо-

с трехфазной обмоткой не изменится,

ватель, коммутация силовых ключей,

сечение провода остается прежним, те-

реакция якоря, диапазон регулирования

пловой режим также не меняется.

частоты вращения.

Проведем сравнительный анализ

трех- и пятифазной обмоток машины

Современный уровень развития си-

нит», разработчик - фирма «Сименс» [1].

переменного тока, которые создают

ловой электроники и информационных

Фирма Bosh разработала и подготовила

равные по величине намагничивающие

технологий, позволяющий решать сколь

к серийному производству пятифазный

силы, но при этом количество витков

угодно сложные задачи управления в об-

вентильный синхронный генератор для

в фазе пятифазной обмотки w₅ равно

ласти преобразовательной техники, пре-

автомобилей. Генератор выгодно отлича-

числу витков в фазе трехфазной обмот-

доставляет возможность создания много-

ется пониженным уровнем шума и удель-

ки w₃. Учитывая, что результирующая

фазных электромеханических систем на

ными характеристиками [2]. Существует

намагничивающая сила определяется

основе многофазных синхронных и асин-

значительное количество теоретических

выражением F = w·m·I, где m - коли-

хронных машин переменного тока. В на-

разработок в области многофазных элек-

чество фаз обмотки, w - количество

стоящее время, например, уже находит

тромеханических систем [3-6].

витков в фазе, I - ток, протекающий по

применение тяговый электропривод по-

Данная работа посвящена сравни-

фазе, фазный ток пятифазной обмотки

стоянного тока на основе четырехфазно-

тельному анализу пятифазной и трех-

должен быть меньше, чем фазный ток

го асинхронного двигателя с векторным

фазной электромеханических систем

трехфазной обмотки в 5/3 раза. Пред-

управлением. Электропривод установ-

и изучению перспектив применения

полагается, что токи трех- и пятифазной

лен на отечественном электровозе «Гра-

многофазных двигателей.

обмоток имеют синусоидальную форму.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Общая длина медного провода пяти-

² (i_a+ i_bA + i_cA²),

(2)

i =

(i_a+ i_bA + i_cA²+ i_dA³+ i_eA⁴), (3)

фазной обмотки возрастает в 5/3 раза.

Сечение провода можно уменьшить

где A = e ^j72°= cos72° + jsin72°,

где

A = e j120°= -1 + j

в 5/3 раза, не ухудшая тепловой режим

A²= e ^j144°= -cos36° + jsin36°,

обмотки, так как тепловая мощность

A³= e^j216°= -cos36° - jsin36°,

A²= e j240° = -

¹ - j

³ -

определяется выражением P = I²·R (ток

A⁴= e ^j244°= cos72° - jsin72° -

уменьшается 5/3 раза, а общее сопро-

операторы поворота, а i_a, i_b, i_c - мгновен-

операторы поворота, а i_a, i_b, i_c, i_d, i_e -

тивление медного провода R пятифаз-

ные значения токов соответствующих

мгновенные значения токов соответ-

ной обмотки возрастает в (5/3)²). В ре-

фаз трехфазной обмотки.

ствующих фаз пятифазной обмотки.

зультате, по сравнению с трехфазной

При таком представлении фазные

обмоткой, тепловой режим пятифазной

токи i_a, i_b, i_c можно рассматривать как

токи i_a, i_b, i_c, i_d, i_e можно рассматривать

обмотки не меняется, количество меди

проекции обобщенного вектора i на

как проекции обобщенного вектора i на

остается неизменным.

соответствующие оси фазных обмоток,

Предположение синусоидальности

как изображено на рис. 1а. Если произ-

как изображено на рис. 2а. Если произ-

распределения позволяет представить

вести построение вектора i, откладывая

намагничивающие силы (или пропор-

значения фазных токов i_a, i_b, i_c на осях

значения фазных токов i_a, i_b, i_c, i_d, i_e на

циональные им токи) обобщенным

обмоток (рис. 1б), то суммарный вектор

осях обмоток (рис. 2б), то суммарный

вектором на комплексной плоскости,

окажется в 3/2 раза больше того векто-

вектор окажется в

5/2 раза больше

то есть вектором, представляющим со-

ра, проекции которого соответствуют

того вектора, проекции которого соот-

бой геометрическую сумму отрезков,

фазным токам. Поэтому в выражении

ветствуют фазным токам. Поэтому в вы-

построенных на пространственных

(2) присутствует коэффициент 2/3, при-

ражении

(3) присутствует коэффици-

осях фазных обмоток. Отрезки соответ-

водящий модуль суммарного вектора

ент 2/5, приводящий модуль суммарно-

ствуют мгновенным значениям фазных

к такому значению, которое при про-

го вектора к такому значению, которое

намагничивающих сил (или пропорци-

ецировании на оси фазных обмоток даст

при проецировании на оси фазных об-

ональных им фазных токов). Коэффи-

истинные значения фазных токов. Фаз-

моток даст истинные значения фазных

циент пропорциональности

- число

ные токи нулевой последовательности

токов для пятифазной системы. Фазные

витков в фазе.

не учитываются.

токи нулевой последовательности так-

При симметричной трехфазной си-

При симметричной пятифазной си-

же не учитываются.

стеме обмоток обобщенный вектор тока

стеме обобщенный вектор тока можно

Сравнивая обобщенные векторы

можно представить в виде

представить в виде

тока i трехфазной и пятифазной систем,

можно сделать вывод, что векторы рав-

ны в том случае, если фазные токи пя-

тифазной системы в 3/5 раза меньше

фазных токов трехфазной системы. Этот

же вывод может быть сформулирован

в следующем виде: для формирования

равновеликой намагничивающей силы

при равенстве фазных токов трехфазной

и пятифазной систем количество витков

в фазе пятифазной обмотки должно

быть меньше в 3/5 раза.

Тезис «Магнитная система остается

неизменной» подтверждается тем, что

Рис. 1. Разложение обобщенного вектора i на фазные проекции (а) и построение

в пакет статора, предназначенный для

обобщенного вектора по фазным проекциям для трехфазной системы (б)

трехфазной обмотки, может быть уложе-

на пятифазная обмотка (с неизменным

количеством меди и при неизменном те-

пловом режиме). На рис. 3 представлена

схема пятифазной обмотки синхрон-

ной машины P = 2, которая реализова-

на на базе генераторной компоненты

электромашинного преобразователя

ПТ-500ЦМ. Вместо трехфазной обмот-

ки в пакет статора уложена пятифазная

обмотка. На рис. 4 представлена звезда

намагничивающих сил фаз пятифазной

обмотки.

На рис. 5 представлены схема фазы

Рис. 2. Разложение обобщенного вектора тока i на фазные проекции (а) и построение

трехфазной обмотки и схема фазы пя-

обобщенного вектора по фазным проекциям для пятифазной системы (б)

тифазной обмотки. Количество катушек

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Рис. 3. Схема пятифазной обмотки

в фазе трехфазной об-

мотки в 5/3 раза больше,

чем количество катушек

в фазе пятифазной об-

мотки (10 катушек в фазе

у трехфазной обмотки

(q_3Ф = Z/2Pm = 2,5) и 6 кату-

Рис. 4. Звезда намагничивающих сил фаз

шек в фазе у пятифазной об-

пятифазной обмотки

мотки (q_5Ф = Z/2Pm = 1,5)).

Количество витков в катуш

Для создания преобразователем

ке одинаково, следователь-

симметричного пятифазного напряже-

но, индуктивность фазы

ния с временным сдвигом фаз, состав-

у пятифазной обмотки

ляющим 72 градуса, необходимы десять

меньше по сравнению с ин-

коммутаций ключей за период в опреде-

дуктивностью фазы трех-

ленной последовательности. Длитель-

фазной обмотки в (5/3)².

ность коммутации определяет частоту.

Функциональная схема

Если симметричную пятифазную обмот-

пятифазной электромехани-

ку подключить к симметричному пяти-

ческой системы представле-

фазному напряжению, возникнет враща-

на на рис. 6, а фотография

ющееся магнитное поле. Графически это

ее макетного образца - на

будет представлено как вращающийся

рис. 7.

вектор. Последовательность коммута-

Рис. 5. Схемы фазы для трех- и пятифазной обмоток

ций у пятифазного преобразова-

теля может быть пятиключевой,

четырехключевой, трехключе-

вой и двухключевой. Номера

ключей соответствуют рис. 6.

Пятиключевые последова-

тельности:

1) 1, 4, 6, 7, 9; 1, 4, 6, 8, 9; 1, 3, 6,

8, 9; 1, 3, 6, 8, 10; 1, 3, 5, 8, 10; 2, 3, 5,

8, 10; 2, 3, 5, 7, 10; 2, 4, 5, 7, 10; 2, 4,

5, 7, 9; 2, 4, 6, 7, 9;

2) 1, 4, 6, 7, 10; 1, 4, 5, 8, 9; 2, 3,

6, 8, 9; 1, 3, 6, 7, 10; 1, 4, 5, 8, 10; 2, 3,

5, 8, 9; 2, 3,6, 7, 10; 1, 4, 5, 7, 10; 2, 4,

5, 8, 9; 2, 3, 6, 7, 9;

3) 1, 4, 6, 8, 10; 1, 3, 5, 8, 9; 2, 3,

6, 8, 10; 1, 3, 5, 7, 10; 2, 4, 5, 8, 10; 2,

3, 5, 7, 9; 2, 4, 6, 7, 10; 1, 4, 5, 7, 9; 2,

Рис. 6. Функциональная схема пятифазной электромеханической системы

4, 6, 8, 9; 1, 3, 6, 7, 9.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Трехключевая после-

ставленный на рис. 8а. Если модуль вход-

довательность:

ного тока I_ВХ принять за единицу, то моду-

1, 6, 8; 1, 3, 8; 3, 8, 10; 3,

ли векторов A, D, E равны 0,33, а модули

5, 10; 2, 5, 10; 2, 5, 7; 2, 4, 7; 4,

и знак векторов B и С равны -0,5. В после-

7, 9; 4, 6, 9; 1, 6, 9.

дующих рассуждениях также предполага-

Двухключевая после-

ется равенство единице входного тока

довательность:

IВХ. При суммировании векторов A, D,

9, 6; 1, 6; 1, 8; 3, 8; 3, 10;

E, - B, - C получается результирующий

5, 10; 5, 2; 7, 2; 7, 4; 9, 4.

вектор тока 1, который имеет направле-

Рассмотрим формиро-

ние вектора E, а его модуль равен 1,4, что

вание результирующего

представлено на рис. 8а.

вращающегося вектора

При коммутации 1, 4, 6, 8, 9 эквива-

тока при первой пятиклю-

лентная схема нагрузки имеет вид, пред-

чевой последовательно-

ставленный на рис. 8б. Модули векторов

сти коммутаций. Если пре-

A и E равны 0,5, а модули и знак векторов

Рис. 7. Макетный образец пятифазной

образователь подключен

B, С, D равны - 0,33. При суммировании

электромеханической системы

к пятифазному двигателю,

векторов A, E, - B, - C, - D получается ре-

Четырехключевая последователь-

результирующий вектор - это результи-

зультирующий вектор 2, который имеет

ность:

рующий вектор намагничивающей силы

направление вектора - C, то есть сдви-

1, 4, 6, 7; 1, 4, 8, 9; 3, 6, 8, 9; 1, 3, 6, 10; 1,

в воздушном зазоре.

нут относительно вектора 1 на 36 гра-

5, 8, 10; 2, 3, 5, 8; 2, 3, 7, 10; 4, 5, 7, 10; 2, 4,

При коммутации 1, 4, 6, 7, 9 эквива-

дусов, а его модуль также равен 1,4, что

5, 9; 2, 6, 7, 9.

лентная схема нагрузки имеет вид, пред- представлено на рис. 8б.

Рис. 8. Формирование вращающегося вектора

а) ШИМ 50%; I_ВХ= 0,7 А; U_ВХ= 15,9 В

б) ШИМ 50%; I_ВХ= 0,7 А; U_ВХ= 15,9 В

в) ШИМ 50% I_ВХ = 0,7А; U_ВХ = 23,4 В

г) ШИМ 50%; I_ВХ= 0,7 А; U_ВХ= 18,9 В

д) ШИМ 50% I_ВХ= 0,7А; U_ВХ = 27,8 В

е) ШИМ 50%; I_ВХ= 0,7 А; U_ВХ= 36,8 В

Рис. 9. Мгновенные значения токов при различных алгоритмах управления пятифазного преобразователя

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

R_S5 = (R_S5)¹ + (R_S5)¹¹ = 1/2,

1/ (R_S5)¹ = 1/(3/5) + 1/(3/5) + 1/(3/5);

(R_S5)¹ = 1/5,

1/(R_S5)¹¹ = 1/(3/5) + 1/(3/5);

(R_S5)¹¹ = 3/10.

Форма мгновенного значения тока

фазы пятифазной нагрузки, подклю-

ченной к преобразователю, имеет вид,

представленный на рис. 12а. Средневы-

прямленное значение тока фазы пяти-

а)

б)

фазной нагрузки определяется как пло-

щадь фигуры по рис. 12а выражением

Рис. 10. Эквивалентные схемы трех- и пятифазных нагрузок при их подключении

I_S5 = (2/3) (3/5) + (2/2) (2/5) =

к источнику постоянного тока в момент коммутации

= 2/5 + 2/5 = 4/5.

На рис. 9 (а-е) представлены мгно-

ся как площадь фигуры по рис. 11а вы-

Форма мгновенного значения на-

венные значения токов в одной из фаз

ражением

пряжения фазы пятифазной нагрузки,

пятифазной нагрузки при шести различ-

I_S3 = (2/3) (1/3) + (1/3) (2/3) =

подключенной к инвертору, имеет вид,

ных алгоритмах работы преобразовате-

= 2/9 +2/9 = 4/9 = 0, 44.

представленный на рис. 12б. Средневы-

ля. Осциллограммы сняты в одной раз-

Форма мгновенного значения на-

прямленное значение напряжения фазы

мерности «Время - размах», ШИМ = 50%.

пряжения фазы трехфазной нагрузки,

пятифазной нагрузки определяется как

Осциллограммы тока получены на

подключенной к трехфазному преоб-

площадь фигуры по рис. 12б выражением

низкой частоте (до 1 Гц), поэтому реак-

разователю, имеет вид, представлен-

U_S5 = 2 (1/3) (3/5) (3/5) + 2 (1/2) (3/5)

ция якоря практически отсутствует.

ный на рис. 11б. Средневыпрямленное

(2/5) = 12/25 = 0,48.

На рис. 10 представлены эквивалент-

значение напряжения фазы трехфазной

При определении U_S5 учитывается,

ные схемы трех- и пятифазной систем

нагрузки определяется как площадь фи-

что R_Ф5 = 3/5, а R_Ф3 = 1.

при их подключении к источнику посто-

гуры по рис. 11б выражением

Соотношения токов, напряжений

янного тока в момент коммутации. Таких

U_S3 = (2/3) (1/2) (2/3) + (2/3) 1 (1/3) =

и мощностей при равенстве входных на-

коммутаций (подключений) десять за

= 4/9 = 0, 44.

пряжений сведены в таблицу 1.

период у пятифазной системы и шесть

При определении U_S3 учитывается,

Неравенство входных и выходных

за период - у трехфазной системы. На

что R_Ф3 = 1.

мощностей P_ВХ3 и P_S3, а также P_ВХ5 и P_S5

низких частотах (до 5 Гц), когда реакция

Предположим, что U_ВХ5 = 1 и R_Ф5 = 3/5.

объясняется тем, что P_S3 и P_S5 были рас-

якоря проявляется слабо, обмотки элек-

Тогда I_ВХ5 = 2, так как R_S5 = 1/2. RS5 - вход-

считаны по средневыпрямленным, а не

трических машин можно рассматривать

ное сопротивление пятифазной нагруз-

по действующим значениям токов и на-

как активные сопротивления, а режимы

ки, которое формируется в момент ком-

пряжений.

работы машин соответствуют пуску.

мутации и определяется в соответствии

Определим коэффициенты

пе-

Определим, при каких значениях

со схемой по рис. 10б выражениями

ресчета средневыпрямленного и

входных напряжений U_ВХ3 и U_ВХ5 в со-

противлениях R_Ф3 и R_Ф5 будут протекать

равные по величине токи. Соотношение

величин сопротивлений R_Ф3 и R_Ф5 соот-

ветствует соотношению активных сопро-

тивлений обмоток трех- и пятифазной

машин, то есть (3/5) R_Ф3 = R_Ф5. Расчеты

проводятся в относительных единицах.

Предположим U_ВХ3 = 1 и R_Ф3 = 1.

Тогда I_ВХ3 = 2/3, так как R_S3 = 3/2. R_S3 -

а)

б)

это суммарное входное сопротивление

Рис. 11. Форма мгновенного значения тока и напряжения фазы трехфазной нагрузки

трехфазной нагрузки, которое форми-

руется в момент коммутации и опреде-

ляется выражениями в соответствии со

схемой по рис. 10а

R_S3 = (R_S3)¹ + (R_S3)¹¹= 3/2,

1/ (R_S3)¹ = 1 + 1; (R_S3)¹= 1/2,

(R_S3)¹¹ = 1.

Форма мгновенного значения тока

фазы трехфазной нагрузки, подключен-

ной к трехфазному преобразователю,

имеет вид, представленный на рис. 11а.

а)

б)

Средневыпрямленное значение тока

фазы трехфазной нагрузки определяет-

Рис. 12. Форма мгновенного значения тока и напряжения фазы пятифазной нагрузки

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Таблица 1. Сравнение трехфазной и пятифазной систем

То есть если U_ВХ3 = 1, а U_ВХ5 =

3/3,

при равенстве входных напряжений

входные мощности P_ВХ3 и P_ВХ5 равны

при соотношении величин сопротивле-

Три фазы

Пять фаз

ний (3/5) R_Ф3 = R_Ф5.

U_ВХ3 = 1

U_ВХ5 = 1

Форма мгновенного значения тока

I_ВХ5 = 2

фазы трехфазной нагрузки имеет вид,

ВХ3 = 2/3 =0, 66

P_ВХ3= U_ВХ3 I_ВХ3 = 2/3 = 0, 66

P_ВХ5 = U_ВХ5 I_ВХ5 = 2

представленный на рис. 11а. Средневы-

P_ВХ3/ P_ВХ5 = (2/3)/2 = 1/3

P_ВХ5/ P_ВХ3 = 2/ (2/3) = 3

прямленное значение тока фазы трех-

I_S5 = 4/5 = 0, 8

фазной нагрузки определяется как пло-

S3 = 4/9 = 0, 44

U_S3 = 4/9 = 0, 44

U_S5 = 12/25 = 0, 48

щадь фигуры по рис. 11а выражением

P_S3 = 3 (4/9) (4/9) = 0, 593

P_S5 = 5 (4/5) (12/25) = 1, 92

I_S3 = (2/3) (1/3) + (1/3) (2/3) =

I₅ = (4/5) (1, 02) = 0, 816

= 2/9 + 2/9 = 4/9 = 0,44.

3 = (4/9) (1, 06) = 0, 471

U₃ = (4/9) (1, 06) = 0, 471

U₅ = (12/25) (1, 02) = 0, 49

Форма мгновенного значения на-

R_Ф3 = 1

R_Ф5 = 3/5

пряжения фазы трехфазной нагрузки

имеет вид, представленный на рис. 11б.

Таблица 2. Сравнение трехфазной и пятифазной систем

Средневыпрямленное значение на-

при равенстве входных мощностей

пряжения фазы трехфазной нагрузки

определяется как площадь фигуры по

Три фазы

Пять фаз

рис. 11б выражением

U_S3 = (2/3) (1/2) (2/3) +

U_ВХ3 = 1

U_ВХ5 =

3/3 = 0, 577

+ (2/3) 1 (1/3) = 4/9 = 0,44.

I_ВХ5 = 2

3/3 = 1, 155

ВХ3 = 2/3 = 0, 666

Форма мгновенного значения тока

P_ВХ3 = U_ВХ3 I_ВХ3 = 2/3 = 0, 666

P_ВХ5 = U_ВХ5 I_ВХ5 = 2/3 = 0, 666

фазы пятифазной нагрузки имеет вид,

P_ВХ3/ P_ВХ5 = 1

P_ВХ5/ P_ВХ3 = (2/3)/(2/3) = 1

представленный на рис. 13а. Средневы-

= 4/9 = 0, 444

I_S5

= (2/5) (2

3/3) = 0, 46

прямленное значение тока фазы пяти-

U_S3 = 4/9 = 0, 444

U_S5

= (2

3/3) (6/25) = 0, 277

фазной нагрузки определяется как пло-

P_S3 = 3 (4/9) (4/9) = 0, 593

= 5 (0, 46) (0, 277) = 0, 637

P _S5

щадь фигуры по рис. 13а выражением

= (4/9) (1, 06) = 0, 471

I₅ = (2/5) (2

3/3) (1, 02) = 0, 0,469

U₃ = (4/9) (1, 06) = 0, 471

I_S5 = (I_ВХ5 /3) (3/5) + (I_ВХ5 /2) (2/5) =

U₅ = (2

3/3) (6/25) (1, 02) = 0, 283

R_Ф3 = 1

= (2/5) I_ВХ5 = (2/5) (2

3/3) = 0,46.

R_Ф5 = 3/5

Форма мгновенного значения на-

действующего значений тока K_I3 и на-

Определим, при каком значении

пряжения фазы пятифазной нагрузки

пряжения K_U3 для трехфазной нагрузки:

входного напряжения U_ВХ5 имеет ме-

имеет вид, представленный на рис. 13б.

P_ВХ3 / P_S3 = (2/3)/ 3 (4/9) (4/9) =

сто равенство входных мощностей P_ВХ3

Средневыпрямленное значение на-

= 2 (81) / (9) (16) = 9/8 = 1,125.

и P_ВХ5 при U_ВХ3 = 1, учитывая соотноше-

пряжения фазы пятифазной нагрузки

Так как формы тока и напряжения

ние сопротивлений R_Ф3 = 1 и R_Ф5 = 3/5.

определяется как площадь фигуры по

одинаковы (рис. 11), коэффициенты пе-

Исходя из того, что P_ВХ3

= 2/3,

рис. 13б выражением

ресчета средневыпрямленного и дей-

а P_ВХ5 = (I_ВХ5)² R_S5, определим I_ВХ5, при

U_S5 = (2

3/3) (1/3) (3/5) (3/5) +

ствующего значений для тока и напря-

котором мощности P_ВХ3 и P_ВХ5 равны,

+ (2

3/3) (1/2) (2/5) (3/5) =

жения равны и определяются как

учитывая, что R_S5 = 1/2:

= (2

3/3) (6/25) = 0,277.

K_I3 = K_U3 =

= 1,06.

I_ВХ5 =

4/3 = 2

3/3 = 1,155.

При определении U_S5

учитывается,

При этом

Действующие значения фазного тока

что R_Ф5 =3/5, а R_Ф3 = 1.

и напряжения трехфазной нагрузки рав-

U_ВХ5 = I_ВХ5 R_S5 = (2

3/3) (1/2) =

Соотношения токов, напряжений

ны I₃ = (4/9) (1, 06) = 0,47;

3/3 = 0,577.

и мощностей при равенстве входных

U₃ = (4/9) (1, 06) = 0,47.

мощностей сведены в таблицу 2.

R_S5 = 1/2 - суммарное входное сопро-

Для пятифазной нагрузки

Мощности P _S3 и P _S5 рассчитывались

тивление пятифазной нагрузки по по-

P_ВХ5 / P_S5 = 2 / 5 (4/5) (12/25) =

по средневыпрямленным, а не по дей-

стоянному току, которое определяется

= 50 / 48 = 1,042.

ствующим значениям токов и напряже-

при R_Ф5

= 3/5.

Так как формы тока и напряжения по

рис. 12 совпадают, коэффициенты пере-

счета средневыпрямленного и действу-

ющего значений для тока и напряжения

пятифазной нагрузки могут быть опре-

делены как

1,042

= 1,02.

Тогда действующие значения фазно-

го тока и напряжения пятифазной на-

а)

б)

грузки в первом приближении равны

I₅ = (4/5) (1,02) = 0,816; U₅ =

Рис. 13. Форма мгновенного значения тока и напряжения фазы пятифазной нагрузки при

= (12/25) (1,02) = 0,49.

пониженном входном напряжении пятифазного преобразователя

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

ний. Это объясняет небольшое различие

точной оценки преобразования элек-

Индуктивность фазы пятифазной об-

мощностей P_ВХ3 и P _S3, а также P_ВХ5 и P _S5.

трической энергии в механическую

мотки меньше, чем индуктивность фазы

Коэффициенты пересчета средневы-

энергию на валу двигателя необходимо

трехфазной обмотки в (5/3)².

прямленного и действующего значений

по мгновенному току фазы выделять

Если количество витков в фазе пя-

тока K_I3 и напряжения K_U3 для трехфаз-

первую гармонику и оценивать момент

тифазной обмотки меньше, чем у трех-

ной нагрузки равны

по действующему значению тока первой

фазной, в 5/3 раза, машина становится

гармоники.

низковольтной. Это обеспечивает более

K_I3 = K_U3 =

= 1,06.

Равенство входных мощностей - кри-

широкий диапазон входного напряже-

Действующие значения фазного

терий, который позволяет корректно

ния электродвигателя с пятифазной об-

тока и напряжения трехфазной нагруз-

сравнивать трех- и пятифазные систе-

моткой.

ки равны

мы. При равенстве входных мощностей

I₃ = (4/9) (1, 06) = 0,471;

имеет место равенство действующих

Литература

U₃ = (4/9) (1, 06) = 0,471.

значений фазных токов обмоток, то есть

1. www.twirpx.com. Электровоз грузовой по-

Для пятифазной нагрузки P_ВХ5 / P_S5 =

обеспечивается равное тепловое воз-

стоянного тока 2ЭС10 (Гранит) с асинхронны-

= 0,666 / 0,637 = 1,046. Так как формы

действие. Равенство результирующих

ми тяговыми электродвигателями. Руковод-

тока и напряжения по рис. 13 примерно

намагничивающих сил обмоток необхо-

ство по эксплуатации PDF.

совпадают, коэффициенты пересчета

димо оценивать по первой гармонике

2. http://stator.by/generatory-bosch-serii-

средневыпрямленного и действующего

фазного тока.

power-density-line/. Генераторы Bosch серии

значений для тока и напряжения пяти-

На низких частотах (до 5 Гц), когда

Power Density Line.

фазной нагрузки могут быть определе-

реакция якоря проявляется слабо и учи-

3. Терешкин В.М., Морозов Д. Г., Гришин Д.А.

ны как K_I5 = K_U5 =

1,046

= 1,02 в пер-

тываются только активные сопротив-

Макетирование и экспериментальные ис-

вом приближении.

ления, действующие значения фазных

следования 5-фазного вентильного синхрон-

Тогда действующие значения фазно-

токов равны. При увеличении частоты

ного двигателя // Межвузовский научный

го тока и напряжения пятифазной на-

в расчетах необходимо учитывать ре-

сборник

«Электроэнергетические системы

грузки равны

активные сопротивления и реакцию

и сети. Энергосбережение». - Уфа: Издатель-

I₅ = (2/5) (2

3/3) (1, 02) = 0,469;

якоря. При проведении эксперимен-

ство Уфимского государственного авиаци-

U₅ = (2

3/3) (6/25) (1, 02) = 0,277.

тальных исследований для корректного

онно-технического университета,

2013.

Расчеты показывают, что средневы-

сравнения было выбрано U_ВХ3 = 46 В,

С. 262-266.

прямленные и действующие значения

ШИМ 95%, а U_ВХ5 = 27 В, ШИМ 95%.

4. Терешкин В.М., Морозов Д.Г., Гришин Д.А.

фазных токов и напряжений различают-

Частотно-управляемый пятифазный вентиль-

UВХ3/UВХ5 = 46 / 27 = 1,7. При равном

ся всего лишь в сотых долях.

механическом моменте на валах трех-

ный синхронный двигатель // Межвузовский

Сравнительные значения токов, на-

фазной и пятифазной машин трехфазная

научный сборник

«Электроэнергетические

пряжений и мощностей трех- и пятифаз-

машина набирала обороты до макси-

системы и сети. Энергосбережение». - Уфа:

ных систем при равенстве действующих

мальной частоты 40 Гц при U_ВХ3 = 46 В,

Издательство Уфимского государственно-

значений фазных токов (I₃/I₅ = 1) имеют

ШИМ 95%, а пятифазная - при U_ВХ5 = 27 В,

го авиационно-технического университета,

следующие соотношения:

ШИМ 95%.

2013. - С. 192-198.

• I_ВХ5/ I_ВХ3= (2

3/3)/ (2/3) = 1,73;

Если входные напряжения U_ВХ3 =

5. Mario J. Duran, F. Barrero, S. Toral. Multi-

• U_ВХ3/ U_ВХ5= 1 / (

3/3) = 1,73;

U_ВХ5, то для пятифазной машины ШИМ

Phase Space Vector Pulse Width Modulation:

• R_Ф3/R_Ф5 = 5/3;

должна быть равна примерно 52%. Это

Applications and Strategies. Renewable Energy

• P_ВХ3 = P_ВХ5;

условие обеспечивает равенство мощ-

and Power Quality Journal 5 (2007).

• P₃ = P₅;

ностей, то есть пятифазная машина по

6. Levi E., Bojoi R., Profumo F., Toliyat H.A. and

• U₃/U₅ = (0,471) / (0,283) = 1,664,

сравнению с трехфазной является низ-

Williamson S. Multiphase induction motor

что примерно равно 5/3.

ковольтной. Увеличение ШИМ пятифаз-

drives - A technology status review, IET Elect.

При снижении значения вход-

ного преобразователя до 95% позволя-

Power Appl., vol. 1, no. 4, p. 489-516, Jul. 2007.

ного напряжения пятифазной си-

ет форсировать двигатель.

стемы по сравнению с трехфазной

Терешкин Владимир Михайлович

в 1,73 раза и выполнении соотношения

Выводы

Родился в 1953 году. В 1976 году окончил

R_Ф3/R_Ф5 = 5/3 входной ток возрастает

Пространство состояний вращаю-

Уфимский авиационный институт по специ-

в 1,73 раза. При этом входные и вы-

щихся результирующих векторов пя-

альности «Авиационное и автотракторное

ходные мощности трех- и пятифазной

тифазного преобразователя состоит

электрооборудование (инженер электроме-

систем равны, действующие значения

из шести последовательностей комму-

ханик)». Кандидат технических наук, доцент.

фазных токов равны, а соотношение на-

таций: три последовательности в пять

В 1985 году защитил диссертацию по спецте-

пряжений U₃/U₅ = 5/3.

ключей, одна последовательность в че-

ме. Опыт работы - 40 лет. В настоящее время

При увеличении частоты будут проис-

тыре ключа, одна последовательность

работает доцентом кафедры «Электромеха-

ходить некоторые изменения в пропор-

в три ключа и одна последовательность

ника» УГАТУ. Имеет более 50 научных трудов.

циях, но в первом приближении общий

в два ключа.

характер соотношений не изменится.

Из всех возможных вариантов по-

Гришин Дмитрий Анатольевич

Действующие

(эффективные) токи

следовательностей коммутаций в пять

Родился в 1986 году. В 2009 году окончил

характеризуют тепловое преобразо-

ключей только в трех случаях формиру-

Уфимский авиационный институт по специ-

вание электроэнергии. Поэтому для

ется вращающийся вектор.

альности «Электрооборудование летательных

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Математическое описание и моделирование

виброизолирующего устройства

с неодимовым компенсатором жесткости

// Mathematical description and modeling of the vibration-isolating device

with neodymium compensator stiffness //

Гурова Е. Г., к. т. н., доцент,

(1)

Макаров C.В., Дегтяренко А.В.,

где m - масса объекта;

Новосибирский государственный технический университет,

x - перемещение объекта;

г. Новосибирск

c - жесткость упругого элемента;

F_к(x) - функция, описывающая ха-

Панченко Ю.В.,

рактеристику компенсатора;

НПО ПАО «ЭЛСИБ», г. Новосибирск

k_CП(x) - коэффициент системы пере-

В статье представлено математи-

In this article gives a mathematical descrip-

стройки, зависящий от сдвига центра

ческое описание структурной схемы

tion of the block diagram of the vibration-

колебательных движений якоря;

виброизолирующего устройства с ком-

isolating device with a compensator stiff-

F(t) - возмущающая сила.

пенсатором жесткости. Произведено

ness. The vibration isolator system simula-

На основе уравнения равновесия

моделирование виброизолирующей си-

tion performed with different functional

(1) составим кинематическую схему

стемы с различными функциональными

elements, during which operation wave-

устройства с компенсатором жесткости

элементами, в ходе которого получены

forms obtained with neodymium antivibra-

и системой управления, вид которой по-

осциллограммы работы виброизолиру-

tion device compensator stiffness.

казан на рис. 1.

ющего устройства с неодимовым ком-

Keywords: modeling, neodymium magnet,

Уравнение силовой характеристики

пенсатором жесткости.

vibration protection, stiffness compensator

супермагнитного компенсатора можно

Ключевые слова: моделирование,

adjustment system.

представить в виде

неодимовый магнит, виброизоляция,

компенсатор жесткости, система

перестройки.

Для определения свойств вибро

В случае использования в вибро

изолирующего устройства с неоди-

изолирующих устройствах нелинейных

мовым компенсатором жесткости на

компенсаторов исследовать свойства

стадии теоретической разработки це-

таких подвесок следует с помощью ме-

лесообразно исследовать его матема-

тодов анализа нелинейных систем.

(2)

тическую модель. Уравнение движения

Дифференциальное уравнение, опи-

массы, связанной с основой виброизо-

сывающее поведение массы на упругом

где µ₀ = 4π · 10^-7 - магнитная постоян-

лирующего устройства с компенсато-

подвесе, содержащем пружину и нели-

ная, Гн/м

ром жесткости (без системы перестрой-

нейный компенсатор жесткости, имеет

B₀ - остаточная магнитная индукция

ки), получено из математической моде-

вид

магнита, Т;

ли устройства. В [1] выведено уравнение

виброизолирующего устройства с ком-

пенсатором жесткости (линейным и не-

линейным). Высокие требования по точ-

ности и надежности функционирования

механических транспортных систем, вы-

полняющих заданные функции, являет-

ся основополагающим вопросом в про-

цессе их разработки. На стабильность

работы подобных систем влияют дина-

мические нагрузки, которым устройство

и отдельные его элементы подверга-

ются во время эксплуатации. Источни-

ками этих возмущений могут служить

электромеханические устройства

[2]:

приводы, исполнительные устройства

Рис. 1. Кинематическая схема виброизолирующей подвески с компенсатором жесткости

(вентиляторы, движители) и т.д.

и системой управления

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Для реализации полной модели

виброизолирующего устройства необ-

ходимо включение компенсатора жест-

кости. Вид модели виброизолирующей

подвески с неодимовым компенсатором

жесткости показан на рис. 4.

Данная структурная схема позволяет

моделировать поведение объекта при

любом воздействии F(t), причем в моде-

ли можно менять жесткости основного

Рис. 2. Математическая модель колебательной системы с упругим элементом

упругого элемента с и компенсатора с_к

и без компенсатора жесткости

Рис. 3. Осциллограмма работы колебательной системы

Рис. 5. Осциллограмма работы виброизолирующего устройства

без компенсатора жесткости

с неодимовым компенсатором жесткости

R - радиус магнита, м;

ваемыми передаточными функциями.

и массу m объекта. Однако в данной мо-

h - высота магнита, м;

Передаточная функция - это отношение

дели не учитывается наличие системы

х - смещение от центра, м;

изображения Лапласа выходного сигна-

управления, отслеживающей изменение

b - зазор между магнитами в ком-

ла к изображению входного сигнала при

статической составляющей усилия F(t),

пенсаторе жесткости, представляет со-

нулевых начальных условиях.

то есть модель позволяет исследовать

бой разность между расстоянием δ меж-

На рис. 2 и 3 представлены математи-

поведение системы только в стационар-

ду магнитами и шириной якоря, которая

ческая модель колебательной системы

ных режимах.

равна ширине магнита h:

без компенсатора жесткости и осцилло-

Исходные данные расчетной модели

грамма результирующих перемещений

виброизолирующего устройства:

b = δ - h,

(3)

защищаемого объекта.

••

мacca груза m = 8 кг;

где δ - максимальное расстояние между

Моделирование показало, что си-

••

жесткость пружины с = 2370 Н/м.

двумя магнитами, м.

стема имеет неустойчивые колебания.

Для представленной модели вход-

Для составления и теоретического

В системе присутствуют установивши-

ным сигналом служит синусоидальный

исследования моделей виброизолиру-

еся колебания различных частот и ам-

(Sine Wave) со следующими параметрами:

ющих устройств удобнее всего исполь-

плитуд, причем максимальная ампли-

••

амплитуда - 1,5 мм;

зовать метод, используемый в теории

туда колебаний достигает 3 см. Данные

••

частота 2π . 8 рад/с;

автоматического управления

- пред-

колебания являются неудовлетвори-

••

остальные параметры - 0.

ставление систем в виде структурных

тельным показателем системы вибро

В качестве нагрузки используется

схем и их моделирование [3].

изоляции.

ступенчатый сигнал (Step). В виброизо-

При составлении расчетной схемы

в программе Simulink придерживаются

некоторых правил:

••

каждое звено имеет одну входную

величину и одну выходную величину

(действующие в системах автоматиче-

ского регулирования величины обычно

называют переменными);

••

все звенья однонаправленные, то

есть входная переменная влияет на вы-

ходную, а выходная на входную - нет;

••

звенья описываются не дифферен-

Рис. 4. Математическая модель виброизолирующего устройства

циальными уравнениями, а так назы-

с компенсатором жесткости

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 1 2017

Макаров Станислав Владимирович

Родился в 1988 году. Окончил Новосибирский

государственный технический университет.

Опыт работы - 4 года. В настоящее время ра-

ботает ассистентом кафедры электротехни-

ческих комплексов (ЭТК) Новосибирского го-

сударственного технического университета.

Дегтяренко Анжела Витальевна

Родилась в 1996 году. Студентка 3 курса Ново-

сибирского государственного технического

университета. Опыт работы - 6 месяцев. Ра-

ботает лаборантом в Центре научно-техниче-

Рис. 6. Математическая модель виброизолирующего устройства

ских работ студентов.

с компенсатором жесткости и системой перестройки

Панченко Юрий Вадимович

Родился в 1994 году. В 2016 году окончил

ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный

технический университет» по специально-

сти «Электроэнергетика и электротехника».

В настоящее время работает инженером-

конструктором в НПО ПАО «ЭЛСИБ». Имеет

3 научные статьи.

Gurova Elena

Was born in 1984. In 2006 she graduated from

Siberia State University of Water Transport with

specialization in «Electric drive and automation

Рис. 7. Осциллограмма работы виброизолирующего устройства

of industrial plants and technological complex-

с неодимовым компенсатором жесткости и системой управления

es». She is candidate of technical sciences, as-

sociate professor. She defended the thesis with

лирующую систему без корректирующе-

Литература

topic «Vibration insulating suspension of ship

го звена нагрузку не подаем.

1. Гурова Е.Г. Виброизолирующие подвески

power plant with nonlinear electromagnetic

Результаты моделирования пред-

транспортных энергетических установок

stiffness compensator». She has 10 years of work

ставлены на рис. 5.

с нелинейными электромагнитными компен-

experience. At present she works as associate

По результатам моделирования

саторами жесткости. - Новосибирск: Изда-

professor of «Electric engineering complexes»

видно, что в системе присутствуют кон-

тельство НГТУ, 2012. - 156 c.

department of Novosibirsk State Technical Uni-

сервативные колебания с достаточно

2. Возницкий И.В. Судовые двигатели вну-

versity. She has 53 scientific works, 3 patents.

малой амплитудой (порядка тысячной

треннего сгорания. В 2 ч. Ч. 1. - М.: Моркнига,

доли миллиметра). Однако колебания

2008. - 282 с.

Makarov Stanislav

совершаются в положительной области

3. Певзнер Л.Д. Практикум по теории ав-

He was born in 1988. He graduated from Novosi-

смещения, что говорит о том, что сила

томатического управления: учеб. пособие /

birsk State Technical University. He has 4 years of

компенсатора действует с большей ве-

Л.Д. Певзнер; под ред. Е.Н. Рожковой. - М.:

work experience. At present, he works as teach-

личиной, чем сила упругости, что вызва-

Высшая школа, 2006. - 590 с.

ing assistant of Electrical systems department of

ло смещение оси колебаний.

Novosibirsk State Technical University.

Для получения устойчивых колеба-

Гурова Елена Геннадьевна

ний виброизолирующей системы и воз-

Родилась в 1984 году. В 2006 году окончила

Degtyarenko Anzhela

можности коррекции свойств введем

Сибирский государственный университет

Was born in 1996. She is three-year student at

в модель систему управления (рис. 6).

водного транспорта по специальности «Элек-

Novosibirsk State Technical University. She has

В данном случае осциллограмма резуль-

тропривод и автоматика промышленных

6 months of work experience. She works as lab-

тирующих перемещений примет вид,

установок и технологических комплексов».

oratory assistant at Scientific and technological

показанный на рис. 7.

Кандидат технических наук, доцент. Защитила

works of students.

По результатам моделирования

диссертацию по теме «Виброизолирующая

можно сделать вывод, что виброизоли-

подвеска судовой энергетической установки

Panchenko Yuri

рующая система с неодимовым компен-

с нелинейным электромагнитным компенса-

He was born in 1994. In 2016 he graduated from

сатором жесткости устойчива с введе-

тором жесткости». Опыт работы - 10 лет. В на-

Novosibirsk State Technical University majoring

нием системы управления.

стоящее время работает доцентом кафедры

in «Electric industry and electric engineering».

Работа выполнена при поддержке

«Электротехнические комплексы» НГТУ. Име-

At present, he works as engineering designer at

гранта РФФИ № 16-32-80134 мол_эв_а.

ет 53 научные работы, 3 патента.

ELSIB Company. He has 3 scientific articles.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

Совершенствование системы управления

тягового электропривода

гибридного маневрового тепловоза

// Improving the system of traction control electric drive hybrid shunting locomotives //

Федяева Г.А., д. т. н., доцент,

Transportation, являющиеся интеллекту-

Брянский государственный технический университет, г. Брянск

альной собственностью этих фирм.

В современных условиях целесо

Иньков Ю.М., д. т. н., профессор,

образно, наряду с внедрением импорт-

МГУПС (МИИТ), г. Москва

ных систем управления, создавать и со-

Тарасов А.Н.,

вершенствовать с учетом мировых дости-

ЗАО «Пензенский завод точных приборов», г. Пенза

жений собственные алгоритмы управле-

Конохов Д.В.,

ния ТЭП, используя для их отработки как

АО «Транснефть - Дружба», г. Брянск

уже имеющиеся образцы локомотивов,

так и новые компьютерные технологии.

В статье представлена функциональ-

A functional diagram of the system of burst

С нашей точки зрения, для этих це-

ная схема системы разрывного управле-

control asynchronous traction motors of

лей хорошо подходит четырехосный

ния тяговыми асинхронными двигате-

hybrid shunting-export locomotive TEM9N

гибридный маневрово-вывозной те-

лями гибридного маневрово-вывозного

modified subject to regulation slip wheel of

пловоз ТЭМ9H с АТД, разработанный

тепловоза ТЭМ9H, модифицированная

the maximum tractive and braking efforts.

Людиновским тепловозостроительным

с учетом регулирования скольжения

Explained the principles of integrated elec-

колес для реализации предельных тя-

заводом в рамках пилотного проекта. На

tromechanical model of four-axle electric

говых и тормозных усилий. Приведены

locomotive and the simulation results of

этом тепловозе применен комплекс тех-

принципы построения комплексной

нических решений в системе электро-

the acceleration of the locomotive under

электромеханической модели электро-

various conditions of coupling. Proposed

питания, снимающих ряд ограничений

привода четырехосного тепловоза

the control system seamlessly displays of

по управлению ТЭП в пусковых режимах

и результаты моделирования разгона

electric traction to the limit grip during

по сравнению с обычным электропри-

локомотива при различных условиях

водом тепловоза. Использование в си-

acceleration and with high speed and ac-

сцепления. Предложенная система

curacy, ensures the implementation of the

стеме электропитания аккумуляторной

управления плавно выводит тяговый

limit forces at the joint regulation of asyn-

батареи с огромным энергозапасом

электропривод на предел по сцеплению

chronous motors truck.

(300 кВт*часов) и суперконденсаторов

в процессе разгона и, обладая высокими

дает возможность отойти от традицион-

Keywords: electric traction, induction mo-

быстродействием и точностью, обе-

ного для тепловозов ступенчатого (по-

tors, discontinuous control, hybrid locomo-

спечивает реализацию предельных

tive, utmost efforts.

зиционного) изменения мощности ди-

усилий при совместном регулировании

зеля на тягу и отрабатывать алгоритмы

асинхронных двигателей тележки.

регулирования силы тяги и скорости,

Ключевые слова: тяговый электропри-

применимые также для электровозов

вод, асинхронные двигатели, разрыв-

нового поколения.

ное управление, гибридный тепловоз,

Наряду с этим в системе управления

предельные усилия.

(СУ) ТЭП ТЭМ9H внедрены наиболее

В отечественном и зарубежном тя-

Динамические и тяговые качества

динамичные алгоритмы разрывного

говых электроприводах (ТЭП) локомо-

локомотивов с АТД определяющим об-

управления АТД при регулировании по-

тивов широко внедряются двигатели

разом зависят от системы управления

токосцепления статора [1, 2], позволяю-

переменного тока взамен традицион-

электроприводом. В то же время из вы-

щие реализовать и испытать различные

ных коллекторных двигателей последо-

шеперечисленных локомотивов только

варианты управления приводом на пре-

вательного возбуждения. Наибольшее

на тепловозе 2ТЭ25А применены оте

деле по сцеплению колес с рельсами.

распространение на современном под-

чественные алгоритмы управления тя-

Известно, что коэффициент сцепления

вижном составе получили асинхронные

говыми двигателями, разработанные

между колесом и рельсом зависит от

тяговые двигатели (АТД) с короткозам-

Всероссийским научно-исследователь-

проскальзывания (скольжения) колеса

кнутым ротором в силу простоты их кон-

ским и конструкторско-технологиче-

относительно скорости локомотива. Эта

струкции. В частности, АТД применены

ским институтом подвижного состава

нелинейная зависимость, называемая

на отечественных серийно выпускаемых

(ВНИКТИ), а на российские электровозы

характеристикой сцепления и опреде-

тепловозах 2ТЭ25А, электровозах ЭП20,

интегрированы алгоритмы зарубеж-

ляемая погодными условиями, состоя-

2ЭС10, опытном электровозе 2ЭВ120.

ных фирм Siemens, Alstom, Bombardier

нием рельсов и многими другими фак-

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

Если на локомотиве установлен датчик

линейной скорости ДV (его сигнал по-

казан пунктиром на рис. 1), то для вы-

числения ускорения локомотива лучше

использовать этот сигнал.

Переключение между значениями

a₁ и а₀ осуществляется под контролем

релейного регулятора скольжения ко-

лес (РСК) с адаптивным гистерезисным

допуском. Для снижения фрикционных

автоколебаний на вход РСК в режиме

тяги подается абсолютная величина раз-

ности между частотой вращения дви-

гателя первой (по ходу движения) оси

тележки (имеющей меньшую вертикаль-

ную нагрузку), приведенной к линейной

скорости колеса (V_Д1), и скоростью ло-

комотива (V_Л). То есть в данном случае

для первой тележки (рис. 1) использу-

ется абсолютная величина скольжения

колес первой оси. Пока эта величина

Рис. 1. Функциональная схема СУ ТЭП тепловоза ТЭМ9H, модифицированная с учетом

не превысит допустимый верхний порог

регулирования скольжения колес

РСК, БВЗС в режиме тяги интегрирует ве-

торами, имеет случайный разброс, но

задания частоты вращения АТД во внеш-

личину а₁, после превышения порога -

в большинстве случаев является кривой

нем контуре регулирования скорости.

величину а₀ (в режиме торможения - на-

с максимумом, на котором желательно,

После этого появляется задание на мо-

оборот). Обратное переключение с а₀ на

но весьма трудно удержаться для реали-

мент на выходе регулятора частоты вра-

а₁ происходит, когда скольжение колес

зации предельных тяговых и тормозных

щения АТД, и локомотив начинает раз-

становится меньше нижнего порога, за-

усилий. Существуют различные способы

гон, постепенно увеличивая силу тяги

данного в РСК.

приближения к максимуму,

«нащупы-

(до заданной максимальной величины,

Задание на скорость V_Д1з, вычис-

вания» максимума характеристики сце-

если позволяет сцепление), и пытается

ленное БВЗС путем интегрирования a₁

пления [3, 4, 5, 6].

достичь установленной КМ скорости.

или а₀, сравнивается с измеряемой при-

Наиболее очевидным и наглядным

С учетом зарубежного и отечествен-

веденной частотой V_Д1, и полученное

вариантом (хотя и не самым точным)

ного опыта [3, 5, 6] задание на частоту

рассогласование подается на регулятор

является регулирование проскальзы-

вращения двигателя (рис. 1), приведен-

частоты вращения (РЧВ), вычисляющий

вания. Функциональная схема СУ ТЭП

ную к линейной скорости колеса (V_Дз),

задание на момент (М_Зω), которое затем

ТЭМ9H, модифицированная с учетом

определяется в БВЗС путем интегриро-

ограничивается в БВЗМ на требуемом

регулирования скольжения колес, пред-

вания задания на линейное ускорение

уровне (М_З). Полученное задание на мо-

ставлена на рис. 1. На тепловозе ТЭМ9H

колеса (a₁ или а₀), вычисляемое в блоке

мент М_З, а также задание на потокосце-

применено потележечное регулирова-

адаптации ускорения

(БАУ) и жестко

пление статора Ψ_s, определяемое в бло-

ние - параллельное подключение двух

привязанное к линейному ускорению

ке вычисления задания потокосцепле-

двигателей тележки (АТД1, АТД2) к одно-

локомотива, чтобы можно было увели-

ния (БВЗП) в зависимости от скорости

му автономному инвертору напряжения

чить или уменьшить скорость скольже-

локомотива, подаются в систему разрыв-

(АИН). На рис. 1 показана схема СУ ТЭП

ния колес относительно локомотива:

ного управления (РУ) [1, 2]. Система РУ

первой тележки. Для двигателей второй

••

в режиме тяги а₁ = а_л + Δа₁,

содержит релейные регуляторы момен-

тележки (АТД3, АТД4) схема аналогична.

а₀ = а_л - Δа₂;

та (РРм) и потокосцепления (РРп), блок

При пуске локомотива контролле-

••

в режиме электрического тормо-

вычисления состояния двигателя (БВСД),

ром машиниста (КМ) для СУ ТЭП сначала

жения а₁ = а_л - Δа₁, а₀= а_л + Δа₂, где

блок логического автомата (БЛА) и блок

задается максимальная сила тяги, по-

а_л - линейное ускорение локомотива;

частоты коммутаций (БЧК). При полном

ступающая в блок вычисления задания

a₁ и а₀ - задания на линейное ускорение

поле БЛА осуществляет выбор сигналов

момента с учетом ограничений (БВЗМ)

колес; Δа₁ и Δа₂ - небольшие положи-

на переключение транзисторов АИН

и фактически определяющая ограни-

тельные величины, адаптируемые к мас-

в зависимости от состояния релейных

чение по моменту АТД во внутреннем

се состава и условиям движения.

регуляторов и сектора координатной

контуре регулирования момента. Но

Ускорение локомотива а_л, изменяю-

плоскости, в котором находится вектор

задание на момент и сам момент рав-

щееся в процессе движения, постоянно

потокосцепления статора. В режиме ос-

ны нулю, пока нет задания на скорость.

вычисляется в БАУ по изменению оце-

лабления поля БЛА вырабатывает сигна-

Далее при помощи КМ задается требуе-

ночной скорости локомотива V_л (опре-

лы переключения транзисторов в зави-

мая скорость локомотива, поступающая

деляемой по измеренным частотам вра-

симости от положения вектора потокос-

в блок вычисления задания скорости

щения роторов АТД ω₁-ω₄) за заданные

цепления и требуемой частоты напряже-

(БВЗС) и определяющая ограничение

промежутки времени Δt (а_л = ΔV_л/Δt).

ния статора f_s. БЧК контролирует частоту

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

коммутаций транзисторов АИН и подает

ми. Это достигается посредством выбо-

dψ

sα

=−

sα

rα

сигналы на изменение ширины гистере-

ра вектора напряжения, вызывающего

σL

зисных допусков релейных регуляторов

такое изменение положения потоко

dψ

sβ

или переход к однократной коммутации

=−

сцепления статора относительно потоко

sβ

rβ

σL

транзисторов на периоде (полноблочно-

сцепления ротора, которое обеспечива-

му режиму) при ослаблении поля.

ет необходимый знак приращения элек-

dψ

rα

−

−p

ωψ

(1)

Таким образом, во всех режимах

sα

rα

rβ

тромагнитного момента и одновременно

σL

регулирования, кроме полноблочного,

необходимый знак приращения модуля

dψ

rβ

момент АТД находится внутри релейно-

потокосцепления. В каждом из шести

−

ωψ

sβ

rβ

rα

го гистерезисного коридора. Решение

σL

секторов, на которые разбивается коор-

об уменьшении момента принимается

динатная плоскость, существует опреде-

(ψ

β rα

−ψ

sα

rβ

по достижении верхней границы, об

ленный набор векторов напряжения для

σL

увеличении - по достижении нижней.

всех возможных комбинаций требуемых

Ширина коридора определяет частоту

где U_a, U_b - напряжения статора;

знаков изменения модуля потокосцепле-

переключений транзисторов, момент

ния и момента [1, 2]. В результате, несмо-

σ =

1−

- коэффициент рассеяния

очередной коммутации заранее неиз-

тря на то что векторные преобразования

вестен. Для минимизации потерь в дви-

двигателя; L_µ - приведенная взаимная

в системе отсутствуют и используются

гателе и поддержания комфортной

индуктивность обмоток статора и ро-

только релейные регуляторы, вращение

температуры кристаллов частота (некая

тора; L_s - собственная индуктивность

вектора потокосцепления статора обе-

средняя) переключения вентилей АИН

обмотки статора; L_r - приведенная соб-

спечивается с требуемой частотой при

изменяется в зависимости от скорости

ственная индуктивность обмотки ро-

поддержании модуля вектора потоко

локомотива. Характер изменения часто-

тора; R_s, R_r - активное сопротивление

сцепления на заданном уровне.

ты можно представить в виде ломаной

обмотки статора и приведенное сопро-

Контроль состояния машины произ-

линии (рис. 2), где условно показаны

тивление ротора соответственно; ψ_sα,

водится с использованием фактических

пять режимов управления, причем в на-

ψ_sβ - потокосцепления обмоток статора

значений тока, скорости роторов и фаз-

чале разгона, на низкой скорости, часто-

усредненной модели; ψ_rα, ψ_rβ - потокос-

ных напряжений. Датчики тока (два на

та коммутаций фиксированная.

цепления обмоток ротора усредненной

пару параллельных моторов) использу-

Контроль состояния АТД и опреде-

модели; ω - средняя скорость роторов

ются для того, чтобы видеть отличие ос-

ление текущих вычисляемых перемен-

двигателей тележки; p_n - число пар по-

новной наблюдаемой координаты - век-

ных машины по модели осуществляются

люсов двигателя; М - электромагнитный

тора среднего тока двигателей тележки

в блоке, условно названном БВСД. Для

момент усредненной модели двигателя.

от модельного тока. Если модельный ток

этого на вход данного блока подаются

Токи усредненной двухфазной моде-

не там, где ожидалось, значит, и потоко

текущее напряжение промежуточного

ли двигателя (1) тележки по осям α и β

сцепление не там, и момент не тот, и нуж-

контура (dc-link) и матрица состояния

определяются через потокосцепления

но теперь понять, где потокосцепление

ключей АИН для определения мгно-

из системы алгебраических уравнений.

на самом деле и каков момент, внести

венного значения фазных напряжений,

По ним вычисляются модуль и положе-

коррективы. То есть модель непрерыв-

токи двух фаз АИН, потребляемые двумя

ние вектора модельного тока статора.

но подстраивается под реалии.

двигателями тележки (АТД1, АТД2 для

Момент двигателя, определяемый при

С целью анализа работы электро-

первой тележки), скорости роторов АТД

решении системы дифференциальных

привода целесообразно использовать

тележки (ω₁ и ω₂), по которым опреде-

уравнений (1), пропорционален мнимой

математическое и компьютерное моде-

ляется средняя скорость ротора

(ω)

части произведения векторов потоко

лирование. Для исследования динами-

для модели АТД. Модель АТД, общая для

сцепления статора и ротора или произ-

ческих электромеханических процессов

двух двигателей тележки (усредненная)

ведению их модулей и значению синуса

в ТЭП тепловоза ТЭМ9H была составле-

[7], построена в неподвижных осях α-β

угла между ними. Модуль потокосцепле-

на модель ТЭП в основной библиотеке

по уравнениям [8]

ния ротора меняется медленно, так как

MATLAB Simulink. Оценка достоверно-

постоянная времени

сти результатов моделирования произ-

ротора достаточно

водилась путем сравнения расчетных

велика. Модуль пото-

осциллограмм с экспериментальными

косцепления статора,

данными, полученными при испытаниях

если рассматривать

тепловоза ТЭМ9H (рис. 3).

небольшой отрезок

В модель были подставлены па-

времени, можно при-

раметры асинхронного двигателя

нять

постоянным.

АД917УХЛ1, установленного на ТЭМ9H,

Поэтому управление

моделирование производилось при тех

электромагнитным

же значениях напряжения в промежу-

моментом двигате-

точном контуре, скорости локомотива

ля осуществляется

и задания на момент, что и в экспери-

Рис. 2. График, поясняющий принцип изменения частоты

переключений транзисторов АИН при изменении скорости

в основном путем из-

менте (рис. 3). Ширина релейного кори-

локомотива: f_к - частота коммутаций; V_л - скорость

менения угла между

дора для электромагнитного момента

локомотива

потокосцепления-

АТД была подобрана такой же, как на

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

Рис. 4. Результаты моделирования ТЭП ТЭМ9H:

Iα - ток статора по оси α; М - электромагнитный момент;

Ψα - потокосцепление статора по оси α

лельно включен-

модель механической части тепловоза

ных двигателей

ТЭМ9Н, разработанная в ПК УМ, имеет

каждой тележки

66 степеней свободы. Кузов моделиру-

могут отличаться

ется твердым телом с 6 степенями сво-

по многим при-

боды, и по 30 степеней свободы имеют

Рис. 3. Осциллограммы натурных испытаний ТЭП ТЭМ9H

чинам: различие

тела, образующие каждую из тележек

экспериментальных осциллограммах,

вертикальных нагрузок колес первой

(рис. 5). Учет трибологических параме-

чтобы обеспечить примерно одинако-

и второй осей тележек, разность диаме-

тров в контакте «Колесо - рельс» выпол-

вую частоту коммутаций в эксперимен-

тров бандажей колесных пар, различие

нен по методике О. Полаха [9].

те и расчете. Для сокращения времени

условий сцепления колес первой и вто-

Модель механической части ТЭМ9H

расчета динамики ТЭП при дальнейшем

рой осей каждой тележки, колебания

совмещена с моделью электрической

соединении электрической подсистемы

в механической передаче, вызываемые

подсистемы в MATLAB Simulink с по-

MATLAB Simulink с детализированной

многочисленными внешними фактора-

мощью интерфейса CoSimulation [10].

моделью механической части тепловоза,

ми, и др.

При таком совмещении модель меха-

выполненной в программном комплек-

Достаточно полно учесть процессы

нической части включается в модель

се (ПК) «Универсальный механизм» (УМ)

в механической части ТЭП при регули-

электрической в виде стандартного

[9], моделирование работы статического

ровании на пределе по сцеплению по-

блока - S-функции. С использованием

преобразователя было выполнено с ис-

зволяет модель локомотива с высокой

полученной комплексной электро-

пользованием коммутационных функ-

степенью детализации. Динамическая

механической модели рассчитаны

ций. Результаты моделирования (рис. 4)

показывают удовлетворительное совпа-

дение расчетных и экспериментальных

данных (расхождение не превышает 7%,

если отбросить мгновенные пиковые

значения тока и момента), что подтверж-

дает достоверность расчетов и возмож-

ность использования модели для анали-

за динамических процессов ТЭП ТЭМ9H

при реализации предельных усилий.

По экономическим соображениям

и условиям размещения на тепловозе

ТЭМ9H применено потележечное регу-

лирование АТД, что вносит ряд особен-

ностей в регулирование АТД на пределе

по сцеплению. Скорости роторов парал-

Рис. 5. Общий вид модели тележки ТЭМ9Н в ПК УМ

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

Рис. 7. Результаты моделирования разгона тепловоза с составом

1000 т на подъеме с увеличивающимся уклоном при задании на макси-

∙м, задании на скорость 10 км/ч и двукратном

мальный момент 7200 Н

наезде локомотива в процессе разгона на масляное пятно:

а) задание на электромагнитный момент (М_з) и расчетные электро-

магнитные моменты АТД первой (М₁) и второй (М₂) осей;

б) скорости первого (ближайшего к редуктору) колеса первой оси

(Vк_{1_1}), первого колеса второй оси (Vк_{1_2}) и локомотива (Vл)

оси, регулируя сколь-

ницах (обычно именуемый коэффициен-

жение по частоте вра-

том сцепления).

щения АТД1 (рис. 1),

Реализуемый коэффициент сцепле-

который реализует

ния ψ при таком движении снижается

Рис. 6. Результаты моделирования разгона тепловоза с соста-

при этом предельный

(рис. 6в) с ростом скорости из-за того,

вом 1000 т на прямолинейном горизонтальном участке при

электромагнитный

что зависит от скорости и с увеличением

реализации предельных тяговых усилий:

момент М₁ (рис. 6а),

скорости снижается ψ₀. При увеличении

а) электромагнитные моменты АТД первой (М₁) и второй (М₂)

а двигатель второй

проскальзывания развиваются фрикци-

осей;

оси, подключенный

онные колебания колес первой оси с уз-

) и локомотива (Vл);

б) скорости колес первой оси (Vк_{1_1} и Vк_{2_1}

к тому же инвертору,

лом на оси колесной пары (рис. 6б), из-за

;

в) коэффициенты сцепления колес первой оси (ψ_{к1_1} и ψ_{к2_1})

развивает при этом

которых возникают колебания абсолют-

г) коэффициенты сцепления колес первой оси в относительных

больший электромаг-

ного (рис. 6в) и относительного (рис. 6г)

единицах (k_{к1_1} и k_{к2_1});

нитный момент (М₂)

коэффициентов сцепления колес первой

д) коэффициенты сцепления колес второй оси в относитель-

и меньшее скольже-

оси. Колеса второй оси при этом не до-

ных единицах (k_{к1_2} и k_{к2_2})

ние (вращается мед-

стигают предела по сцеплению (рис. 6д),

различные режимы движения тепло-

леннее), так как вторая ось имеет боль-

так как в режиме тяги вторая ось имеет

воза ТЭМ9H на пределе по сцеплению.

шую, чем первая, вертикальную нагрузку

большую вертикальную нагрузку. За от-

В качестве примера на рис. 6 представ-

[7, 11]. В связи с требуемым изменением

веденное время моделирования (рис. 6)

лены результаты моделирования разго-

частоты коммутаций (рис. 2) на графиках

локомотив не успевает разогнаться до

на тепловоза с составом 1000 т при ре-

(рис. 6а) видно ступенчатое изменение

заданной КМ скорости, поэтому продол-

ализации предельных тяговых усилий

коридора момента.

жает разгоняться на пределе по сцепле-

на прямолинейном горизонтальном

Колеса первой оси в процессе раз-

нию в режиме полного поля.

участке в хороших погодных услови-

гона достигают предела по сцеплению

На рис. 7 также для первой тележки

ях (результаты приведены для первой

(ψ₀). Это видно из того, что достигает

представлены результаты моделирова-

тележки локомотива).

единицы относительный коэффициент

ния режима разгона тепловоза ТЭМ9H

В данном случае контроллером

сцепления (рис. 6г)

с составом 1000 т на прямолинейном

машиниста установлена максималь-

подъеме с увеличивающимся уклоном.

k = ψ/ψ₀,

ная сила тяги, которой соответствует

Условия сцепления те же, что и в пре-

электромагнитный момент 13000 Н∙м,

где k - коэффициент сцепления в отно-

дыдущем примере, но на данном подъ-

а предел по сцеплению находится ниже.

сительных единицах; ψ₀ - потенциаль-

еме смоделировано два масляных пят-

Поэтому СУ ТЭП при разгоне выводит

ный коэффициент сцепления; ψ - коэф-

на, в пределах которых потенциальный

на предел по сцеплению колеса первой

фициент сцепления в абсолютных еди-

коэффициент сцепления снижается до

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

ψ₀ = 0,15. В данном режиме контролле-

действием и точностью, даже в случае

мы управления тягой и торможением маги-

ром установлены требуемая скорость

резкого изменения условий сцепления,

стрального грузового тепловоза в программ-

локомотива - 10 км/ч - и максималь-

обеспечивает реализацию предельных

ных комплексах Matlab и «Универсальный

ная сила тяги, которой соответствует

усилий при совместном регулировании

механизм» / Вестник Брянского техн. ун-та. -

ограничение по моменту АТД на уровне

асинхронных двигателей тележки.

2013. - № 3. - С. 147-151.

7200 Н∙м.

Вместе с тем необходимо указать,

7. Иньков Ю.М., Федяева Г.А., Тарасов А.Н.

В процессе разгона тепловоза

что в реальных условиях имеется суще-

Управление тяговым электроприводом ги-

(рис. 7) задание на электромагнитный

ственный случайный разброс величины

бридного маневрового тепловоза с асин-

момент

(М_з) увеличивается, а затем

и характера изменения потенциально-

хронными двигателями в режиме реализа-

ограничивается на уровне

7200 Н∙м

го коэффициента сцепления, имеются

ции предельных усилий // Электротехника. -

(рис. 7а), который меньше предельно-

сложности с измерением скольжения

2016. - № 9. - С. 31-38.

го по сцеплению. Тепловоз продолжает

колес и определением требуемого диа-

8. Ключев В.И. Теория электропривода. - М.:

разгоняться (рис. 7б) с запасом по сце-

пазона скольжения. Поэтому предло-

Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

плению до наезда на первое масляное

женная система управления может быть

9. Polach O. Creep forces in simulations of

пятно (оси тележки наезжают на масля-

дополнена по результатам натурных ис-

traction vehicle running on adhesion limit. Wear

ное пятно поочередно). При этом проис-

пытаний как алгоритмически, так и ап-

258 (2005) 992-1000.

ходит увеличение скорости V_д1 (рис. 1),

паратно [3, 5, 6].

10. Программный комплекс «Универсальный

увеличивается ее рассогласование с за-

Несмотря на то что разработанная

механизм», www.universalmechanism.com.

данием скорости, и РЧВ снижает задание

комплексная

электромеханическая

11. Федяева Г.А., Тарасов А.Н., Ковалев Р.В.,

на момент (рис. 7а), ТЭП регулируется на

модель позволяет на стадии проекти-

Сморудова Т.В. Управление тягой и тормо-

пределе по сцеплению, но скорость те-

рования анализировать динамические

жением гибридного маневрового тепловоза

пловоза не увеличивается, так как сила

процессы в многодвигательном элек-

с асинхронными тяговыми двигателями //

тяги в данном случае равна силе со-

троприводе и отрабатывать различные

Вестник Брянского гос. техн. ун-та. - 2014. -

противления движению (так подобран

варианты алгоритмов реализации ре-

№ 3. - С. 87-91.

уклон).

ального коэффициента сцепления, на-

После окончания первого масляно-

сущно необходимо для их внедрения

Федяева Галина Анатольевна

го пятна оси тележки поочередно съез-

и практической проверки дальнейшее

Родилась в 1957 году. В 1979 году окончила

жают с него, момент М_з и моменты АТД

финансирование экспериментальных

Брянский институт транспортного машино-

увеличиваются, и тепловоз продолжает

исследований СУ ТЭП гибридного ма-

строения по специальности «Городской элек-

разгоняться с запасом по сцеплению до

неврово-вывозного тепловоза ТЭМ9H,

трический транспорт». Доктор технических

наезда на второе масляное пятно. Здесь

имеющего отечественные высокодина-

наук, доцент. Опыт работы - 26 лет. В насто-

РЧВ опять снижает задание на момент,

мичные алгоритмы управления тяговы-

ящее время работает профессором кафедры

и ТЭП реализует предельные тяговые

ми асинхронными двигателями.

«Электронные, радиоэлектронные и электро-

усилия, но скорость локомотива при

технические системы» Брянского государ-

этом снижается, так как уклон увеличил-

Литература

ственного технического университета. Имеет

ся и сила сопротивления стала больше

1. Depenbrok M. Direct self-control (DSC) of

120 научных работ и 12 патентов.

силы тяги. На этом участке возникают

inverter-fed induction machine, IEEE Trans.

колебания электромагнитного момента

Power Electron. - 1988. - 3. - P. 420-429.

Иньков Юрий Моисеевич

АТД2 (рис. 7а) и скорости колес второй

2. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Системы прямо-

Родился в 1937 году. В 1954 году окончил

оси, так как при увеличении скольжения

го управления моментом в частотно-регули-

Московский институт инженеров железно-

возникают фрикционные автоколеба-

руемых электроприводах переменного тока /

дорожного транспорта по специальности

ния, а регулирование скорости ведется

Под ред. Народицкого А.Г.

- СПб.: Санкт-

«Инженер-электромеханик путей сообще-

по частоте вращения первого двигате-

Петербургская электротехническая компа-

ния». Доктор технических наук, профессор.

ля тележки (рис. 1). Но при правильных

ния, 2005. - 100 с.

В 1978 году защитил диссертацию по теме

настройках СУ возникшие колебания

3. Buscher M. Регулирование проскальзыва-

«Вероятностные методы расчета полупрово-

не приводят к существенному увеличе-

ния колес на электровозах с асинхронным тя-

дниковых преобразователей электроэнер-

нию динамических нагрузок и быстро

говым приводом // Железные дороги мира. -

гии». Опыт работы - более 50 лет. В настоящее

затухают. После окончания второго

1994. - № 4. - С. 30-45.

время - профессор кафедры «Электрическая

масляного пятна тепловоз продолжает

4. Fleischer Modal State Control in the Frequen-

тяга» Московского государственного универ-

разгон с ограничением М_з на уровне

cy Domain for Active Damping of Mechanical

ситета путей сообщения (МИИТ). Имеет более

7200 Н∙м до достижения заданной КМ

Vibrations in Traction Drive-Trains, AMC 2004 -

200 научных трудов, в том числе монографии,

скорости 10 км/ч, после чего электро-

и более 100 авторских свидетельств и патен-

магнитный момент снижается и стано-

2004 IEEE.

тов. Заслуженный деятель науки РФ, имеет

вится равным моменту сопротивления

5. Иньков Ю.М., Федяева Г.А., Феоктистов В.П.

5 государственных наград, знаки «Почетный

движению (обусловленному силой со-

Система экстремального регулирования тяго-

работник транспорта России» и «Почетный

противления движению).

вого электропривода с асинхронными двига-

железнодорожник».

Таким образом, предложенная си-

телями // Электроника и электрооборудова-

стема управления плавно выводит ТЭП

ние транспорта. - 2008. - № 4. - С. 10-18.

Тарасов Алексей Николаевич

на предел по сцеплению в процессе

6. Федяева Г.А., Кобищанов В.В., Матюш-

Родился в 1979 году. В 2006 году окончил

разгона и, обладая высокими быстро-

ков С.Ю., Тарасов А.Н. Моделирование систе-

Уральский государственный университет

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 1 2017

путей сообщения по специальности «Инже-

ate professor. Her work experience is 26 years.

scientist of Russia, he has 5 state awards, «Hon-

нер путей сообщения». Опыт работы - 15 лет.

At present she works as professor at the depart-

ored transport worker of Russia» and «Honored

В настоящее время работает техническим ди-

ment «Electronic, radio-electronic and electro-

railway worker» signs.

ректор ЗАО «Пензенский завод точных при-

technical systems» of Bryansk State Technical

боров». Имеет 9 научных работ и 12 патентов.

University. She has 120 scientific works and

Tarasov Aleksey

12 patents.

Was born in 1979. In 2006 he graduated from

Конохов Дмитрий Владимирович

Ural State University of Railway Transport with

Родился в 1991 году. В 2014 году окончил

In’kov Yuriy

specialization in «Railway engineer». His work

Брянский государственный технический

Was born in 1937. In 1954 he graduated from

experience is 15 years. At present he works as

университет по специальности

«Электро-

Moscow Institute of Railway Transport Engi-

technical director in CJSC «Penzenskiy precision

привод и автоматика промышленных уста-

neers, speciality is

«Railway transport engi-

instrument factory». He has 9 scientific works

новок и технологических комплексов». Опыт

neer - electrician». He is a Doctor of Engineer-

and 12 patents.

работы - 2 года. В настоящее время работает

ing, a professor. In 1978 he defended a thesis,

инженером 1 категории в АО «Транснефть -

the theme is «Probabilistic computing methods

Konokhov Dmitriy

Дружба». Имеет 6 научных работ и 5 патентов.

of power semiconductor converters». He has

Was born in 1991. In 2014 he graduated from Bry-

50 year work experience. At present he works as

ansk State Technical University with specializa-

Fedyaeva Galina

a professor of «Electric traction» department of

tion in «Electric drive and automation of indus-

Was born in 1957. In 1979 she graduated from

Moscow State University of Railway Engineering

trial machines and technological complexes». His

Bryansk Transport Machine Building Institute

(MIIT). He has more than 200 scientific works,

work experience is 2 years. At present he works

with specialization in «City electric transport».

including monographs and more than 100 au-

as first class engineer in JSC «Transneft-Druzhba».

She is a Doctor of Engineering Science, associ-

thor’s certificates and patents. He is a Honored

He has 6 scientific works and 5 patents.

Электронные компоненты, датчики

№ 1 2017

Индуктивные датчики регистрации прохода

колеса железнодорожной подвижной единицы.

Проблемы и перспективы использования

// Inductive wheel sensor. Challenges and vistas of use //

Ляной В.В.,

железнодорожной подвижной единицы,

НПЦ «Промэлектроника» УрГУПС, г. Екатеринбург

но и его скорость, направление движе-

ния и диаметр колеса. И хотя во всех ин-

Индуктивные датчики регистрации

Inductive wheel sensors are widely used in

дуктивных датчиках как минимум одна из

прохода колеса находят широкое

the railway signalling to ensure the railway

катушек играет роль основного чувстви-

применение в системах СЦБ для обе-

traffic safety. Implementation of such sen-

спечения безопасности движения желез-

sors on the main lines is impeded by the

тельного элемента, различают несколько

нодорожного транспорта. Внедрению

challenges of unstable operation in the

принципов работы индуктивных датчи-

таких датчиков на магистральном

actual operating conditions. The reasons

ков регистрации прохода колеса:

транспорте препятствуют труд-

why the wheel sensors operate unstable

••

датчики на основе гистерезисных

ности в обеспечении стабильности

are considered in this article. The author

потерь и потерь вихревых токов;

их работы в реальных условиях эксплу-

proposes a solution for improving reliability

••

датчики, работающие на основе от-

атации. В статье рассмотрены при-

of the sensor operation in the whole range

клонения или изменения величины маг-

чины нестабильной работы датчиков.

of the rail and wheel wear stipulated by the

нитного поля;

Предложено решение, позволяющее

normative documents and expanding its

••

датчики, в которых под действием

повысить надежность работы индук-

functionality.

материала реборды изменяется индук-

тивных датчиков регистрации прохода

тивность сенсорных обмоток.

Keywords: railway transport, signalling sys-

колеса во всем диапазоне износов рельса

tem, axle counting system, inductive wheel

При анализе работы таких датчиков

и колеса, допускаемых нормативной

применяют методы общей теории элек-

sensor, traffic safety, to improve reliability, to

документацией, и расширяющее их

expand functionality.

трических цепей и магнитных полей [4]

функциональные возможности.

и методы расчета датчиков перемеще-

Ключевые слова: железнодорожный

ний, которые были разработаны спе-

транспорт, система СЦБ, система сче-

циально для проектирования систем

та осей, индуктивный датчик регистра-

автоматического контроля [5]. Однако

ции прохода колеса, безопасность движе-

детерминированные методы расчета

ния, повышение надежности, расшире-

[6] не дают адекватной картины взаимо-

ние функциональных возможностей.

действия реборды колеса с датчиком и

Индуктивные датчики регистрации

решений - [1, 2, 3] и др. Но все они тре-

не обеспечивают надежной работы дат-

прохода колеса по участку пути, наряду

буют использования большого количе-

чиков в системах счета осей. Причина

с использованием рельсовых цепей, на-

ства избыточного оборудования. Такой

данного явления заключается в том, что

ходят широкое применение в системах

путь не является оптимальным, так как

в отличие от рассматриваемых в теории

СЦБ для обеспечения безопасности дви-

уменьшает основные преимущества

систем промышленной автоматики маг-

жения железнодорожного транспорта.

применения систем счета осей по срав-

нитоэлектрическая система взаимодей-

На магистральном железнодорожном

нению с использованием РЦ. Поэтому

ствия датчиков регистрации прохода

транспорте России в настоящее время

исследование причин нестабильной

колеса с рельсом и колесом является

эксплуатируются более

2,5 тыс. счет-

работы индуктивных датчиков колеса

многопараметрической, конструктив-

ных пунктов системы ЭССО с датчиками

и разработка решений, направленных

но не жестко определенной, с большой

регистрации прохода колеса, разрабо-

на повышение их надежности, являют-

степенью вариабельности (рис. 1а и 1б)

танными предприятием НПЦ

«Пром

ся в настоящее время весьма важными

и большим количеством внешних воз-

электроника». Еще более 20 тысяч таких

и актуальными задачами.

действующих факторов [7].

датчиков эксплуатируются на промыш-

Две зоны чувствительности в датчи-

ленном транспорте и за рубежом.

Принцип работы

ке используются для определения на-

Более широкому внедрению индук-

и методы расчета индуктивных

правления движения колеса над датчи-

тивных датчиков регистрации прохода

рельсовых датчиков

ком, скорости и размера колеса.

регистрации прохода колеса

колеса на магистральном транспорте

Следует отметить, что датчиков, ра-

препятствуют трудности в обеспечении

Рельсовые датчики прошли большой

ботающих только на основе гистерезис-

стабильности их работы в реальных ус-

путь развития от простых механических

ных потерь и потерь вихревых токов или

ловиях эксплуатации. В связи с этим для

устройств до сложных бесконтактных

только на основе отклонения или изме-

обеспечения необходимых показателей

индуктивных датчиков, в которых опре-

нения магнитного потока, а также таких,

безопасности движения предложен ряд

деляется не только факт прохода колеса

в которых под действием материала

Электронные компоненты, датчики

№ 1 2017

Рис. 1. Магнитоэлектрическая система взаимодействия датчиков регистрации

прохода колеса: а) схема взаимодействия реборды колеса и индуктивного датчика

колеса; б) боковое смещение реборды колеса относительно катушек датчика

реборды изменяется только индуктив-

ческих имитаторов реборды определя-

показан характер изменения напряже-

ность сенсорных обмоток, не существу-

лась по отклонению напряжения и ча-

ния на выходе сенсорных обмоток зон

ет. Все эти факторы в системе «Рельсо-

стоты на выходе сенсорных обмоток

0 и 1 датчика, закрепленного на рельсе

вый датчик - рельс - колесо» в той или

датчика. Проход имитаторов реборды

при проходах над ним имитатора ре-

иной мере присутствуют одновременно.

над поверхностью датчика осущест-

борды колеса на расстоянии 6 мм от его

Поскольку представить такую слож-

влялся с помощью специального при-

поверхности и различных расстояниях

ную систему адекватно гипотетически

способления для контроля датчика -

(от 0 до 7 см) от головки рельса.

не представляется возможным, все де-

ПКД (рис. 2).

По оси Z на рис. 3а показано откло-

терминированные методы расчета дают

Реборда прижималась к упору

нение напряжения в условных единицах

ошибки. В [8] было показано, что для

(на рис. 2 показан справа) и переме-

от своего первоначального значения,

анализа работы таких систем более ре-

щалась вдоль оси симметрии датчика

когда реборда колеса над датчиком ре-

зультативными оказались графоанали-

в продольном направлении с дискрет-

гистрации прохода колеса отсутствова-

тические методы исследований.

ностью, составляющей 1 см. Затем упор

ла. По оси X показано отклонение греб-

и, соответственно, реборда колеса сдви-

ня реборды от боковой поверхности

Результаты исследований

гались на 1 см в сторону от продольной

головки рельса (в см), по оси Y - проход

причин нестабильной работы

оси симметрии датчика, и измерения

реборды колеса вдоль рельса над по-

индуктивных датчиков

повторялись.

верхностью датчика (в см). На рис. 3б по

регистрации прохода колеса

Обобщенные результаты исследова-

оси X показано отклонение реборды от

По методике, изложенной в [8], ис-

ний представлены на рис. 3 и 4. На рис. 3

боковой поверхности головки рельса

следовался индуктивный датчик реги-

страции прохода колеса, магнитоэлек-

трическая система которого условно

показана на рис. 1а, б.

На первом этапе исследовалась на-

пряженность электромагнитного поля

над поверхностью датчика на мини-

мально возможном (6 мм) и максималь-

но возможном (20 мм) расстояниях про-

хода реборды колеса от поверхности

датчика. Затем была проведена оценка

влияния рельса на изменение параме-

тров (характеристик) этого электромаг-

нитного поля. На заключительном эта-

пе проведена оценка взаимодействия

электромагнитного поля датчика с фи-

зическими имитаторами колеса (снача-

ла в свободном пространстве, а затем -

датчика, установленного на рельсе).

Чувствительность датчика колеса

к проходу над его поверхностью физи-

Рис. 2. ПКД - приспособление для контроля датчика

Электронные компоненты, датчики

№ 1 2017

Рис. 3. Отклонение напряжения на выходе сенсорных катушек зон 0 и 1 у датчика, закрепленного на рельсе:

а) аксонометрия; б) сечение (вид спереди)

(в см), по оси Y - отклонение напряже-

хода реборды до поверхности датчика

Анализ возможных направлений

ния в условных единицах.

от 6 до 20 мм этот сигнал изменяется

повышения надежности

На рис.

4 показаны аналогичные

более чем в 2,2 раза. При отклонении

и расширения функциональных

возможностей индуктивных

диаграммы напряжений при проходах

гребня реборды в сторону от продоль-

датчиков регистрации

реборды колеса на максимально воз-

ной оси симметрии датчика на 40 мм

прохода колеса

можном удалении от поверхности дат-

он еще уменьшается не менее чем в че-

чика (20 мм).

тыре раза. В соответствии с правилами

Наиболее распространенным реше-

Из этих данных видно, что мак-

технической эксплуатации железных

нием для регистрации прохода колес-

симальное значение амплитуды на-

дорог РФ (ПТЭ) это отклонение может

ных пар подвижного состава по участку

пряжения на выходе чувствительных

достигать 56 мм.

пути является использование по мень-

элементов (зон 0 и 1) индуктивного

При использовании известных тех-

шей мере двух индуктивных датчиков

датчика при проходе реборды колеса

нологий регистрации прохода колеса по

колеса, расположенных на некотором

существенно (более чем в 10 раз) ме-

участку пути [9, 10] это неизбежно будет

расстоянии друг от друга вдоль рель-

няется в зависимости от расстояния до

приводить к ошибкам определения диа-

са, регистрация напряжений

(и/или

поверхности датчика и от расстояния,

метра колеса и к нестабильности реги-

частоты) на выходе сенсорных систем

на котором реборда проходит относи-

страции прохода именно колеса желез-

датчиков при отсутствии и проследо-

тельно продольной оси симметрии дат-

нодорожной единицы, то есть к сбоям

вании над ними колеса и определение

чика. При изменении расстояния про-

в работе счетных пунктов.

моментов максимального отклонения

Рис. 4. Отклонение напряжения на выходе сенсорных катушек зон 0 и 1 при проходах реборды колеса над поверхностью датчика

на расстоянии 20 мм: а) аксонометрия; б) сечение (вид спереди)

Электронные компоненты, датчики

№ 1 2017

ного значения невозможно по чисто

конструктивным соображениям. Ска-

занное иллюстрируется данными, пред-

ставленными на рис. 6.

На рис. 6 представлены реальные

диаграммы напряжений на выходе пер-

вой и второй зон чувствительности од-

ного из датчиков регистрации прохода

колеса при проходе над ним реборды

колеса диаметром 957 мм на разных

расстояниях от боковой поверхности

головки рельса и от поверхности датчи-

ка. Также представлена диаграмма на-

пряжений при проходе реборды колеса

меньшего диаметра (600 мм) на рассто-

Рис. 5. Условное геометрическое расположение колеса 1, его реборды 2,

янии 6 мм от поверхности датчика и на

рельса 3 и индуктивных датчиков колеса 4.1 и 4.2

расстоянии 30 мм от боковой поверхно-

сти головки рельса (то есть для наибо-

напряжений на выходе первого и второ-

менного напряжения, напряженностью

лее благоприятного случая для прохода

го датчиков. Затем в результате цифро-

электромагнитного поля и т.п. Подста-

колеса данного диаметра).

вой обработки этих данных устанавли-

новка (2) в (3) позволяет получить вы-

Точками а и с на графиках обозна-

вают направление движения, скорость

ражение для определения выходного

чена область обнаружения напряжения

прохода колеса и его диаметр, напри-

напряжения U_РД:

над зоной чувствительности 0 датчика,

мер, в соответствии с [9, 10].

точками б и д - область обнаружения

На рис. 5 представлено условное ге-

(4)

напряжения над зоной чувствительно-

ометрическое расположение колеса 1,

сти 1 датчика.

его реборды 2, рельса 3 и индуктивных

Из (4) и рис.

5 следует, что при

Анализ этих данных показал следу-

датчиков колеса 4.1 и 4.2.

L_1,2

= const и прочих равных условиях

ющее.

Путем соответствующих тригономе-

напряжение на выходе рельсового дат-

1. Отклонение напряжения на выхо-

трических преобразований можно по-

чика 4.2 в момент, когда колесо находит-

де зон чувствительности 0 и 1 датчика

лучить следующее выражение, опреде-

ся точно над датчиком 4.1, определяется

регистрации прохода колеса зависит

ляющее связь расстояния L_1,2 между дат-

только диаметром D колеса. При увели-

не только от расстояния, на котором ре-

чиками 4.1 и 4.2, диаметром колеса D по

чении диаметра D амплитуда отклоне-

борда проходит от поверхности датчика

реборде и высотой l₂ (некоторой услов-

ния напряжения U_РД будет увеличивать-

и от боковой поверхности головки рель-

ной точки реборды колеса над датчи-

ся, так как расстояние l₂ от реборды до

са, но и от диаметра колеса.

ком 4.2) в тот момент, когда расстояние

датчика 4.2 будет становиться меньше.

2. При уменьшении диаметра коле-

между ребордой и датчиком 4.1 будет

При уменьшении диаметра D расстоя-

са наблюдается сужение области об-

минимальным (то есть когда отклонение

ние l₂ увеличивается. Напряжение U_РД

наружения реборды датчиками колеса

по напряжению на выходе датчика 4.1 от

становится меньше. Таким образом, раз-

(рис. 6а и 6д). При этом уровень напря-

своего первоначального значения будет

личный диаметр колеса подвижного со-

жения на выходе второго датчика в мо-

максимальным):

става будет определять различные зна-

мент, когда напряжение у первого дат-

чения выходного напряжения на выходе

чика достигает своего максимального

(1)

рельсового датчика 4.2.

значения, падает. При колесах меньшего

Решение относительно аргумента l₂

Из рис. 5 очевидно также, что при

диаметра это напряжение становится

дает

увеличении значения L_1,2 значение l₂

меньше порога обнаружения

(точки

увеличивается, а следовательно, при

а и б на диаграммах).

(2)

каком-то его критическом значении ве-

3. Это напряжение падает и может

Так как принцип работы основан на

личина U_РД будет настолько мала, что

стать ниже порога обнаружения по на-

преобразовании наличия металличе-

определить диаметр проходящего ко-

пряжению и в том случае, когда ребор-

ской массы колеса, находящейся в опре-

леса по методам, изложенным в [9, 10],

да отклоняется от боковой поверхности

деленной близости от поверхности дат-

становится принципиально невозмож-

головки рельса (рис. 6с) или проходит от

чика, в выходной электрический сигнал

ным. Это эквивалентно также тому, что

поверхности датчиков на максимально

переменного напряжения U_РД, то для

при некотором фиксированном значе-

возможном, но допустимом по нормам

него будет иметь место функциональная

нии L_1,2 диаметры колес менее некото-

ПТЭ удалении (рис. 6б).

зависимость

рого критического значения по данным

Из сказанного следует, что извест-

(3)

методам определяться принципиально

ные в технике способы регистрации

Конкретный вид этой зависимости

не будут. Понятно, что при L_1,2 → 0 зна-

прохода колесных пар подвижного со-

определяется рядом практических фак-

чение l₂ уменьшается, и следовательно,

става [8, 9] имеют ограничения по скоро-

торов: принципиальным построением

U_РД будет возрастать. Но уменьшать это

сти и/или диаметру колеса, при которых

рельсового датчика, частотой пере-

расстояние менее какого-то определен-

каждый из них может использоваться.

Электронные компоненты, датчики

№ 1 2017

Рис. 6. Диаграммы изменения напряжения

на выходе первого и второго индуктивных

датчиков при проходе реборды колеса:

а) диаметром 957 мм на расстоянии 30 мм

от головки рельса и 6 мм от поверхности

датчика;

б) диаметром 957 мм на расстоянии 30 мм

от головки рельса и 20 мм от поверхности

датчика;

с) диаметром 957 мм на расстоянии 60 мм

от головки рельса и 20 мм от поверхности

датчика;

д) диаметром 600 мм на расстоянии 30 мм

от головки рельса и 6 мм от поверхности

датчика

Для снятия этих ограничений предлага-

ется следующее.

Предварительно в память контрол-

лера датчика регистрации прохода

колеса заносят информацию об изме-

нении напряжений на выходе индук-

тивных датчиков 1 и 2 (зон чувствитель-

ности 0 и 1 датчика) в виде некоторого

k наборов функций U₁= F₁(l) и U₂=

F₂(l) при имитации прохода реборды

колеса конкретных диаметров на не-

которых фиксированных расстояниях

от поверхности датчика и от боковой

поверхности головки рельса. Во время

работы датчиков проводят регистрацию

изменения выходных напряжений на

выходе индуктивных датчиков в реаль-

ном масштабе времени, преобразуют

эти данные относительно расстояния

в виде функций напряжения U₁ = f₁ (l),

U₂ = f₂ (l), затем сравнивают эти дан-

ные c набором аналогичных функций

U₁ = F₁ (l), U₂ = F₂ (l), которые занесены

в память контроллера, где l - расстояние

по ходу движения колеса относительно

некоторой опорной точки. По получен-

ным функциям устанавливают факт про-

хождения над индуктивными датчиками

именно реборды колеса и его диаметр.

Выводы

1. Надежность регистрации прохода

колеса падает при отклонении реборды

колеса в сторону от боковой поверх-

ности головки рельса и износах колеса

и рельса.

2. Использование

графоаналити-

ческого метода исследований индук-

тивного датчика регистрации прохода

колеса [8] позволяет получить информа-

цию о надежности регистрации прохода

колеса в зависимости от расстояния, на

котором реборда колеса проходит от

боковой поверхности головки рельса,

и от степени износа колеса и рельса.

Электронные компоненты, датчики

№ 1 2017

3. Необходимая надежность реги-

zwei Achszähl-Sensoreinheiten begrenzten

и устройство для его осуществления. Патент

страции прохода колеса может быть

Streckenabschnitts. Заявка на изобретение

№ RU 2323120 (C1), МПК B61L 1/16, B61L 25/00,

обеспечена только при учете всех воз-

№ DE102012217591, МПК B61L23/00, опубли-

опубликовано 27.04.2008, бюл. № 12.

можных комбинаций прохода колеса

ковано 27.03.2014.

10. Frauscher Josef. Method for acquiring the di-

над датчиком в соответствии с износом

3. Lin Zhen, Wang Quanchen, Cheng

ameter of a wheel of a moving railway vehicle.

колеса и рельса.

Bo. Modular axle counting system. Заявка на

Заявка на изобретение № EP 1630518 (A2),

4. Наихудшим условием для реги-

изобретение № CN104192172, МПК B61L1/16,

МПК G01B7/12, опубликовано

01.03.2006.

страции прохода колеса индуктивными

опубликовано 10.12.2014.

Опубликовано также как EP1630518

(A3)

датчиками является взаимодействие

4. Бессонов Л.А. Теоретические основы

и DE102004041803 (A1).

проходящего колеса, имеющего неизно-

электротехники [Текст]: учебник. - М.: Высшая

шенную поверхность катания, с рельсом,

школа, 1978. - 528 c.

Ляной Вадим Вадимович

имеющим максимально изношенную бо-

5. Федоров А.В. Теория и расчет индуктив-

Родился в 1963 году. В 1986 году окончил

ковую поверхность головки рельса.

ных датчиков перемещений для систем авто-

УЭМИИТ по специальности

«Автоматика,

5. Надежность работы и функцио-

матического контроля. - Омск: Ом ГТУ, 2011.

телемеханика и связь на железнодорожном

нальные возможности индуктивных

6. Щиголев С.А., Сергеев Б.С. Анализ ра-

транспорте». Опыт работы - 32 года. В настоя-

датчиков регистрации прохода колеса

боты электромагнитного путевого датчика

щее время работает директором по развитию

могут быть улучшены, если функции от-

ДПЭП // Электротехника, № 7, 2000, с. 41. ISSN

бизнеса АО «НПЦ «Промэлектроника» и учит-

клика датчика преобразовать в функции

0013-5860.

ся в аспирантуре УрГУПС.

отклика относительно расстояния l.

7. Frauscher J. From track switch to inductive

wheel sensor using a variety of technologies.

Lyanoi Vadim

Литература

SIGNAL + DRAHT (98) 1+2/2006.

Was born in 1963. In 1986 he graduated from

1. Altehage Klaus, Thalbauer Rudolf. Error-toler-

8. Ляной В.В. Обеспечение безопасности

Ural State University of Railway Transport with

ant axle counting method for the rail vehicles, us-

движения железнодорожного транспорта

specialization in

«Automation, telemechanics

ing redundant and digitally-optimized wheel sig-

на основе совершенствования индуктивных

and communication on railway transport». He

nals and count signals at all counting locations.

датчиков регистрации колеса // Транспорт

has 32 years of work experience. At present he

Заявка на изобретение № DE102005048852,

Урала, № 2 (49), 2016. - С. 93.

works as Business development director of Re-

МПК B61L/16, опубликовано

20.04.2006.

9. Тильк И.Г., Ляной В.В., Кривда М.А., Сер-

search and production center «Promelectonica»

2. Ohmstede Hartwig. Verfahren und An-

геев Б.С. Способ фиксации проследования

and studies at postgraduate school of Ural State

ordnung zum Überwachen eines durch

колеса подвижного состава по участку пути

University of Railway Transport.

Информация

№ 1 2017

О критериях отнесения продукции

радиоэлектроники к промышленной

продукции, не имеющей аналогов,

произведенных в Российской Федерации

Приложение к постановлению Пра-

сийской Федерации промышленной

готовление пластин по полному циклу

вительства Российской Федерации от

продукции, определяемое в порядке,

(за исключением фотошаблонов) с кри-

17 июля 2015 года № 719 «О критериях

установленном Министерством про-

сталлами и их измерение;

отнесения промышленной продукции

мышленности и торговли Российской

••

сборка кристаллов в корпусе;

к промышленной продукции, не имею-

Федерации.

••

измерение и испытание инте-

щей аналогов, произведенных в Россий-

В дополненном постановлением

гральных схем;

ской Федерации» дополнено разделом

Правительства Российской Федерации

••

проектирование и разработка ин-

«Продукция радиоэлектроники», вклю-

от 09 августа 2016 года № 764 «О внесе-

тегральных схем;

чающим интегральные схемы первого

нии изменений в приложение к поста-

••

испытание интегральных схем.

и второго уровней.

новлению Правительства Российской

Постановлением не допускается

Согласно постановлению критери-

Федерации от 17 июля 2015 г. № 719»

использование при проектировании

ями отнесения промышленной про-

разделе

«Продукция радиоэлектро-

и разработке интегральных схем гото-

дукции к промышленной продукции,

ники» определены следующие требо-

вых схемотехнических решений ино-

не имеющей аналогов, произведенных

вания к интегральным схемам, предъ-

странного производства.

в Российской Федерации, являются:

являемые в целях их отнесения к про-

Перечисленные критерии и требо-

а) отсутствие на территории Рос-

дукции, произведенной в Российской

вания будут использоваться в целях при-

сийской Федерации производства этой

Федерации.

менения мер стимулирования деятель-

продукции, подтвержденного в поряд-

1. Наличие у производителя инте-

ности в сфере промышленности, а также

ке, установленном Министерством про-

гральных схем прав на конструкторскую

в целях установления условий, запретов

мышленности и торговли Российской

и технологическую документацию, а так-

и ограничений допуска интегральных

Федерации с учетом:

же на их топологию.

схем иностранного производства.

••

требований к промышленной

2. Осуществление на территории

Критерии не распространяются на

продукции, предъявляемых в целях ее

Российской Федерации следующих опе-

интегральные схемы, предназначенные

отнесения к продукции, произведенной

раций:

для использования в стратегически

в Российской Федерации, согласно при-

••

разработка структуры, логиче-

значимых системах военного, двойного

ложению к постановлению;

ской и (или) электрической принципи-

и специального назначения.

••

специального инвестиционного

альной схемы интегральных схем, топо-

контракта (при наличии);

логии интегральных схем;

б) отличие определенных поста-

••

разработка (в том числе созда-

Краснов Л.А.

новлением параметров этой продукции

ние программного кода) программного

Редакция журнала «Электроника

от параметров произведенной в Рос-

обеспечения для интегральных схем; из-

и электрооборудование транспорта»

Информация

№ 1 2017

О внесении изменения

в Гражданский кодекс РФ

Роспатент предложил внести изме-

состоящему из двух и более частей, со-

при проведении экспертизы заявки на

нения в Гражданский кодекс РФ. Изме-

единенных между собой сборочными

изобретение по существу

(предусмо-

нения направлены на совершенствова-

операциями и находящихся в функци-

тренного пунктом 3 статьи 1386 ГК РФ).

ние правовой охраны результатов ин-

онально-конструктивном

единстве,

Получение отчета о поиске будет воз-

теллектуальной деятельности.

в частности, исключение предоставле-

можно только в случае подачи ходатай-

Предлагается внести изменения

ния правовой охраны архитектурным

ства, предусмотренного пунктом 4 ста-

в статьи четвертой части ГК РФ, предус-

объектам и другим стационарным со-

тьи 1386 ГК РФ, и уплаты дополнитель-

матривающие:

оружениям, комплектам, комплексам;

ной пошлины, значительно превыша-

••

исключение требования нотари-

••

ограничение количества пода-

ющей размер пошлины за проведение

ального удостоверения доверенности,

ваемых одним заявителем заявлений

экспертизы заявки по существу;

предоставляемой любому лицу при-

о публичном предложении заключить

••

возможность восстановления сро-

менительно к ведению дел по госу-

договор об отчуждении патента на изо-

ка уплаты пошлины за регистрацию

дарственной регистрации результатов

бретение, освобождающий от уплаты

и выдачу патента;

интеллектуальной деятельности и рас-

пошлины (не более чем по десяти за-

••

приостановление и засекречива-

поряжения исключительными правами;

явкам в год);

ние заявки на промышленный обра-

••

упрощение порядка внесения из-

••

ограничение периода, в который

зец в случае, если содержащиеся в ней

менений в охранные документы за счет

возможна подача заявления о преоб-

сведения составляют государственную

сохранения за Роспатентом обязанно-

разовании заявки на полезную модель

тайну, а также возможность отзыва за-

сти внесения в охранный документ толь-

в заявку на изобретение или промыш-

явителем заявки на промышленный об-

ко изменений, устраняющих очевидные

ленный образец либо заявки на про-

разец или преобразования ее в заявку

и технические ошибки;

мышленный образец в заявку на изо-

на секретное изобретение;

••

возможность любому лицу полу-

бретение или полезную модель (только

••

устранение противоречий и неточ-

чить выписку из реестров, содержащих

в период проведения экспертизы за-

ностей, содержащихся в действующей

сведения о зарегистрированных объ-

явки или рассмотрения в Роспатенте

редакции ГК РФ.

ектах интеллектуальной собственности;

возражения против решения о выдаче

••

ограничение охраны в качестве

патента, об отказе в выдаче патента или

полезной модели только технических

о признании заявки отозванной);

Краснов Л.А.

решений, относящихся к устройству,

••

исключение направления за-

Редакция журнала «Электроника

не имеющему составных частей, или

явителю отчета о поиске, проводимом

и электрооборудование транспорта»

Информация

№ 1 2017

Перечень статей, напечатанных в журнале

«Электроника и электрооборудование

транспорта» в 2016 году

№ 

Название раздела, статьи

Авторы

Страницы

п/п

журнала

Раздел «Тенденции развития электроники и электрооборудования

на транспортных средствах»

Об основных направлениях развития мировой транспортной системы

Владимиров С.А.

2-8

и логистики

Сарбаев В.И.,

Автомобилестроительная корпорация «КАМАЗ»

2-4

Бородулин В.В., Бугримов В.А.

Раздел «Электронные системы управления, диагностики, связи»

Поддержание надежности электронных систем управления двигателем

Баженов Ю.В.,

2-5

в эксплуатации

Каленов В.П.

Микропроцессорная система управления силовым агрегатом автомобиля

Шаронов Г.И., Нефедьев А.И.

2-4

Раздел «Электроснабжение и электрооборудование»

Петровский С.В., Козловский В.Н.,

Математическое моделирование дуги в свече зажигания автомобиля

9-12

Шевцов В.А.

Контактно-аккумуляторный маневровый электровоз с накопителем энер-

Штанг А.А.,

13-16

гии на основе литий-ионных аккумуляторов

Ярославцев М.В.

Оценка гармонических составляющих тягового тока в системе электро-

Бадёр М.П., Гречишников В.А.,

снабжения метрополитена при работе 12-пульсовых выпрямительных

17-21

Шевлюгин М.В., Данг Вьет Фук

агрегатов

Герман Л.А., Сухов М.Ю.,

Простой способ энергосбережения в тяговой сети

Кишкурно К.В., Муреев П.А.,

22-27

переменного тока

Куров Д.А., Фроловский А.В.

Исследование износа изоляции ТЭМ локомотивов, эксплуатируемых

Попов Ю.И.

28-32

в сложных природно-климатических условиях

Автотрансформаторно-выпрямительные устройства в системах электро-

Коняхин С.Ф.,

снабжения летательных аппаратов. Девятифазная система напряжений

Коняхин В.С.,

6-10

и восемнадцатипульсное выпрямление

Третьяк В.И.

Система критериев качества для оценки перспективных систем автомати-

Киселев М.Д.,

11-14

ческого управления скоростью грузовых поездов с распределенной тягой

Пудовиков О.Е.

Электромагнитные процессы в системе тягового электроснабжения

Косарев А.Б.,

с МФ ВДТ при включении его вольтодобавочной обмотки в отсасываю-

15-20

Алексеенко М.В.

щую линию

Сетевая коммутация выпрямительно-инверторного преобразователя в за-

Савоськин А.Н., Литовченко В.В.,

21-26

висимости от параметров контактной сети и числа секций электровоза

Болдин Д.И.

Совершенствование алгоритмов автоматики интеллектуального термина-

Герман Л.А., Ишкин Д.В.,

27-32

ла ИнТер-27,5 НИИЭФА-ЭНЕРГО

Якунин Д.В.

Магнитоэлектрический генератор стабилизированного напряжения в ши-

Гусев С.А., Приказщиков А.В.,

5-7

роком диапазоне частот вращения

Нестерин В.А., Спиридонов А.А.

Расчет параметров электрического поля в земле с неоднородной электри-

Косарев А.Б.,

8-12

ческой структурой при стекании тока с искусственного заземлителя

Косарев Б.И.

Математическая модель переходной зоны слаботочных электрических

Люминарская Е.С.,

13-15

контактов в условиях запыленности

Дианов В.Н.

Овсянников Е.М., Клюкин П.Н.,

Использование водорода в автомобильном транспорте

15-18

Гайтова Т.Б.

Автоматические быстродействующие выключатели для городского элек-

Мурадов Э.Ш.,

19-24

тротранспорта

Грицук А.А.

Развитие бортовых устройств регистраторов для воздушных судов

Попов Ю.В.

5-12

Повышение мощности импульсных преобразователей постоянного напря-

Ютт В.Е., Сидоров К.М.,

13-16

жения с использованием многофазных структур

Гулямов К.Х.

Моделирование систем тягового электроснабжения с коаксиальными ка-

Закарюкин В.П., Крюков А.В.,

17-22

белями и отсасывающими трансформаторами

Нгуен Ты

Информация

№ 1 2017

№ 

Название раздела, статьи

Авторы

Страницы

п/п

журнала

Методика определения сопротивления изоляции транспортных средств

Высоцкий В.Е., Новикова А.П.

23-26

Серебряков А.С., Герман Л.А.,

Двухступенчатая установка поперечной емкостной компенсации в тяговых

Якунин Д.В., Максимова А.А.,

27-31

сетях железных дорог

Маралова В.А.

Продление срока эксплуатации силовых трансформаторов при рекон-

Воприков А.В.

32-34

струкции тяговых подстанций переменного тока железных дорог

Оспанбеков Б.К., Голубчик Т.В.,

Технологические аспекты зарядной инфраструктуры для электромобилей

35-38

Сидоров К.М.

Развитие бортовых устройств регистраторов для воздушных судов. Часть 2

Попов Ю.В.

2-5

Совершенствование грозозащиты пунктов питания цепей управления

Киселев А.А., Михайлов Ю.А.,

6-10

железнодорожных путей

Нестерцев И.А.

Экспериментальное исследование режимов работы импульсных преобра-

Ютт В.Е.,

зователей постоянного напряжения трехфазной структуры при активной

Голубчик Т.В.,

11-14

и активно-индуктивной нагрузках

Гулямов К.Х.

К практическому применению управляемого компенсатора жесткости на

Панченко Ю.В., Курбатов В.С.,

15-17

неодимовых магнитах

Макаров С.В.

Трехфазный трансформатор со стабилизирующими свойствами

Ким К.К., Ткачук А.А.

18-21

Развитие системы тягового электроснабжения постоянного тока повыше-

нием напряжения в тяговой сети до 24 кВ и ее адаптация для высокоско-

Бадёр М.П.

2-7

ростных магистралей

Определение установившейся температуры полупроводников автономно-

Космодамианский А.С.,

8-12

го инвертора напряжения

Стрекалов Н.Н., Пугачев А.А.

Применение генетических алгоритмов к решению задачи планирования

Сидоренко В.Г.,

13-16

работы электроподвижного состава метрополитена

Чжо М.А.

Оценки погрешности и помехоустойчивости тракта аналого-цифрового

Баранов Л.А.,

17-23

преобразования в системах автоматического контроля и управления

Яцкова Т.А.

Состояние вопроса о вспомогательных машинах отечественных электро-

Малютин А.Ю.

24-28

возов переменного тока

Аналитические аспекты возможности выравнивания напряжения на шинах

Гречишников В.А., Шаламай И.В.,

29-31

тяговых подстанций постоянного тока

Куров Н.Д., Власов С.П.

Математическая модель взаимодействия клиентских групп пешеходов вну-

Искаков Т.А.,

32-34

три транспортного узла

Сидоренко В.Г.

Система автоматического управления скоростью движения, использующая

Киселев М.Д.,

35-38

эталонную модель поезда

Пудовиков О.Е.

Интеллектуальная система защиты ответственных участков движения ско-

Ким К.К., Ткачук А.А., Таразанов И.И.,

39-42

ростных железнодорожных магистралей

Чукарин В.С., Васьковская Н.В.

Раздел «Мехатронные системы, исполнительные устройства»

Совершенствование вспомогательного электропривода электрического

Плакс А.В., Евстафьев А.М.,

33-37

подвижного состава

Якушев А.Я., Теличенко С.А.

Комбинированное управление асинхронным двигателем с фазным рото-

Доманов В.И., Доманов А.В.,

38-40

ром

Чугунов К.А.

Определение температуры обмоток тягового асинхронного двигателя вве-

Космодамианский А.С.,

33-48

дением дополнительных составляющих напряжения

Воробьев В.И., Пугачев А.А.

Параметры кинематических перемещений осевого редуктора с горизон-

тальной реактивной тягой группового тягового привода с технологиче-

Кручек В.А.,

39-42

скими погрешностями установки при работе первой ступени рессорного

Евстафьев А.М.

подвешивания

Влияние тяговых и тормозных характеристик коллекторного и асинхрон-

Власьевский С.В., Малышева О.А.,

ного привода на энергетическую эффективность электровозов перемен-

25-31

Мельниченко О.В., Грибенюк Д.В.

ного тока

Доманов В.И., Доманов А.В.,

Автоматизированная система вентиляции электродвигателя

32-34

Сердцева А.В.

Безотказность тяговых электродвигателей электропоездов серии ЭТ-2М

Скребков А.В., Шарапов А.А.

35-36

в различных межремонтных периодах

Моделирование динамики мехатронной платформы с лазерным координа-

Деева В.С., Ивойлов Е.В.,

39-43

тором ориентирования судна на створ

Слободян С.М., Цупин А.А.

Методика диагностирования электромеханического усилителя рулевого

Денисов И.В., Смирнов А.А.

22-24

управления безредукторного типа

Доманов В.И., Доманов А.В.,

Расчет и анализ схемы наблюдателя скорости двигателя постоянного тока

25-27

Альтахер Аббас А. Карим

Информация

№ 1 2017

№ 

Название раздела, статьи

Авторы

Страницы

п/п

журнала

Определение положений коммутации вентильно-индукторного двигателя

Красовский А.Б.

28-32

при регулировании среднего значения момента в зоне низких скоростей

Оптимизация энергетических характеристик электропривода вспомога-

Иньков Ю.М.,

43-47

тельных механизмов тягового подвижного состава

Пугачев А.А.

Раздел «Электронные компоненты, датчики»

Мезаэпитаксиальные GaAs-варикапы для ВЧ-аппаратуры

Сурайкин А.И.

41-44

Раздел «Проблемы качества и надежности, сертификация,

стандартизация»

Комплексный анализ качества электрооборудования автомобилей по ре-

Козловский В.Н., Киреев К.В.,

41-46

зультатам гарантийной эксплуатации

Заятров А.В.

Раздел «Диагностика и испытания»

Разработка концептуальной модели диагностики системы зажигания элек-

Петровский С.В., Козловский В.Н.,

трооборудования автомобилей на основе интеллектуально-информацион-

44-47

Дуспулов М.Г.

ной системы

Раздел «Электромагнитная совместимость»

Передача электрической энергии электромагнитными полями и их воздей-

Бадёр М.П.

43-47

ствие на окружающую среду

Математическое моделирование электромагнитных помех от системы за-

Петровский С.В., Козловский В.Н.,

37-40

жигания автомобиля

Белаушкин Е.В.

Аполлонский С.М.,

Методы анализа электромагнитной совместимости

33-38

Горский А.Н.

Электромагнитная совместимость электроустановок и сетей нетягового

Косарев А.Б.,

электроснабжения с электрифицированными железными дорогами пере-

39-44

Косарев Б.И.

менного тока

Раздел «Информация»

О контроле и надзоре в сфере правовой охраны и использования результа-

тов интеллектуальной деятельности гражданского назначения, созданных

Краснов Л.А.

за счет бюджетных ассигнований федерального бюджета

О применении положений ранее действовавшего законодательства в об-

Краснов Л.А.

ласти интеллектуальной собственности

Об ознакомлении с документами заявки на выдачу патента на изобретение,

Краснов Л.А.

полезную модель, промышленный образец

О типовом государственном (муниципальном) контракте на выполнение

Краснов Л.А.

НИОКР

Об учете количества полученных патентов и секретов производства (ноу-

хау) при предоставлении субсидий на возмещение части затрат на созда-

Краснов Л.А.

ние научно-технического задела по разработке базовых технологий и на

уплату процентов по кредитам

О возмещении части затрат, связанных с уплатой пошлин при патентова-

Краснов Л.А.

нии за рубежом

Об изменении осуществления государственными заказчиками управления

правами Российской Федерации на результаты интеллектуальной деятель-

Краснов Л.А.

ности гражданского, военного, специального и двойного назначения

О правилах закрепления исключительного права на результат интеллекту-

альной деятельности, созданный по государственному контракту до 1 ян-

Краснов Л.А.

варя 2008 года

Информация

№ 1 2017

Сведения об авторах

Д.т.н.

К.т.н., доцент

Козловский Владимир Николаевич

Терешкин Владимир Михайлович

+7-917-978-83-56

+7-917-775-32-41

Д.т.н., профессор

К.т.н., доцент

Герман Леонид Абрамович

Гурова Елена Геннадьевна

+7-908-769-94-26

+7-913-949-21-36

Д.т.н., профессор

Д.т.н., доцент

Иньков Юрий Моисеевич

Федяева Галина Анатольевна

+7-495-684-23-90

+7-4832-56-36-02

Веселов Павел Александрович

Ляной Вадим Вадимович

+7-963-778-79-74

+7-343-378-85-39

ТРЕБОВАНИЯ К РЕКЛАМНЫМ И АВТОРСКИМ МАТЕРИАЛАМ

Рекламные материалы принимаются в форматах «.cdr», «.eps» или «.tif» (300 dpi). Цветовая модель - CMYK.

Все шрифты должны быть переведены в кривые.

Авторские материалы. Текст статьи в формате «.doc» (Microsoft Word). Обязательно наличие аннотации, ключевых

слов и списка используемой литературы. Название статьи, аннотация и ключевые слова должны быть переведены на

английский язык. Все рисунки в форматах «.cdr» или «.eps», фотографии - в формате «.tif» (300 dpi). Каждый рисунок или

фотография должны быть представлены отдельным файлом.

СТОИМОСТЬ ГОДОВОЙ ПОДПИСКИ:

Печатные материалы, используемые в журнале, являются

(6 номеров) - 6 000 руб., в т.ч. НДС 18%

собственностью редакции.

Оформить подписку можно:

- через редакцию - необходимо направить по факсу или

электронной почте заявку с указанием банковских рекви-

При перепечатке ссылка на журнал обязательна.

зитов, наименования организации (фирмы), точного почто-

вого адреса и количества комплектов журнала.

Тел./факс: (495) 500-40-20, 557-23-95,

Полученные материалы не возвращаются.

e-mail: npptez@mail.ru;

- через ОАО «Агентство Роспечать» - по Каталогу изданий

органов научно-технической информации 2016 г., индекс

Редакция оставляет за собой право корректорской

59990.

и редакторской правки публикаций без согласования

с авторами.

СТОИМОСТЬ РЕКЛАМЫ:

2-я и 3-я страницы обложки - 24 000 рублей;

Журнал распространяется через редакцию по адресной рас-

4-я страница обложки - 30 000 рублей;

сылке, через ОАО «Агентство Роспечать», на специализиро-

одна страница внутри журнала - 12 000 рублей.

ванных выставках и симпозиумах.