№ 5 2016

Содержание

Периодический рецензируемый

научно-технический журнал

«Электроника и электрообору-

Электроснабжение и электрооборудование

дование транспорта» является

коллективным членом Академии

электротехнических наук РФ.

Попов Ю.В.

Развитие бортовых устройств регистраторов для воздушных судов.

Учредитель и издатель - Научно-

Часть 2

производственное предприятие

Киселев А.А., Михайлов Ю.А., Нестерцев И.А.

«Томилинский электронный

Совершенствование грозозащиты пунктов питания цепей

завод».

управления железнодорожных путей

Журнал включен в перечень

Ютт В.Е., Голубчик Т.В., Гулямов К.Х.

изданий, рекомендованных

Экспериментальное исследование режимов работы

ВАК для апробации кандидат-

импульсных преобразователей постоянного напряжения

ских и докторских диссертаций.

трехфазной структуры при активной и активно-индуктивной нагрузках

Панченко Ю.В., Курбатов В.С., Макаров С.В.

Свидетельство

К практическому применению управляемого компенсатора жесткости

о регистрации СМИ

на неодимовых магнитах

ПИ №ФС 77-29963

от 17 октября 2007 г.

Ким К.К., Ткачук А.А.

Трехфазный трансформатор со стабилизирующими свойствами

Главный редактор:

А.Г. Бабак, к.т.н.

Мехатронные системы, исполнительные устройства

Редакционный совет:

М.П. Бадёр, д.т.н., профессор,

Л.А. Герман, д.т.н., профессор,

Денисов И.В., Смирнов А.А.

В.Н. Дианов, д.т.н., профессор,

Методика диагностирования электромеханического усилителя

Ю.М. Иньков, д.т.н., профессор,

рулевого управления безредукторного типа

К.Л. Ковалёв, д.т.н., профессор,

Доманов В.И., Доманов А.В., Альтахер Аббас А. Карим

А.С. Космодамианский, д.т.н.,

Расчет и анализ схемы наблюдателя скорости двигателя постоянного тока

профессор,

А.С. Мазнёв, д.т.н., профессор,

Красовский А.Б.

Г.Г. Рябцев, д.т.н., профессор,

Определение положений коммутации вентильно-индукторного двигателя

В.И. Сарбаев, д.т.н., профессор,

при регулировании среднего значения момента в зоне низких скоростей

В.Е. Ютт, д.т.н., профессор.

Выпускающий редактор:

Электромагнитная совместимость

Н.А. Климчук.

Аполлонский С.М., Горский А.Н.

Редакция:

Методы анализа электромагнитной совместимости

140070, Московская область,

Люберецкий район, п. Томилино,

Косарев А.Б., Косарев Б.И.

ул. Гаршина, д. 11.

Электромагнитная совместимость электроустановок

Тел./факс: (495) 500-40-20,

и сетей нетягового электроснабжения с электрифицированными

(495) 557-23-95

железными дорогами переменного тока

E-mail: npptez@mail.ru

Сайт: www.npptez.ru

Информация

Подписано в печать:

__.10.2016 г.

Краснов Л.А.

Об изменении патентных и иных пошлин

Отпечатано:

ГУП МО «Коломенская типография».

Краснов Л.А.

140400, г. Коломна,

О несоответствии положений Правил подачи возражений и заявлений

ул. III Интернационала, д. 2а.

и их рассмотрения в Палате по патентным спорам Роспатента

E-mail: bab40@yandex.ru

действующему законодательству

Краснов Л.А.

Формат 60х90/8,

бумага мелованная, объем 7 п.л.,

О правилах закрепления исключительного права на результат

интеллектуальной деятельности, созданный по государственному контракту

тираж 1000 экз., заказ 1275

до 1 января 2008 года

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Развитие бортовых устройств

регистраторов для воздушных судов.

Часть 2

// Development of onboard devices of registrars for aircraft. Part 2 //

Попов Ю.В., д. т. н.,

ЭИ-708А с автоматическим стиранием

Научно-исследовательский центр

предыдущей записи. Тактико-техниче-

Центрального научно-исследовательского института ВВС МО,

ские данные одноканальных БРЗ приве-

г. Люберцы

дены в таблице 1.

Воспроизводить запись можно толь-

Во второй части статьи рассмотрены

In the second part of article, results of cre-

ко на земле с помощью наземного маг-

результаты создания бортовых реги-

ation of onboard registrars sound and a

нитофона МН-61 (рис. 2).

страторов звуковой и видеоинформации.

video information are considered. Charac-

Представлены характеристики борто-

teristics of onboard registrars sound and a

вых регистраторов звуковой и видеоин-

video information are presented. Systems of

формации. Рассмотрены системы обра-

processing of the registered information are

ботки зарегистрированной информации.

considered. Materials on the rescued pro-

Изложены материалы по спасаемым за-

tected onboard stores are stated.

щищенным бортовым накопителям.

Keywords: the onboard registrar sound, the

Ключевые слова: бортовой регистра-

video registrar, the rescued protected stores

тор звуковой, видеорегистратор,

of the information, information processing.

спасаемые защищенные накопители

информации, обработка информации.

Звуковые бортовые

В комплект магнитофона входят са-

регистраторы

молетный магнитофон, предназначен-

Звуковые бортовые регистраторы

ный для записи звуковых сигналов; вы-

записывают переговоры членов экипа-

ключатель питания (включается перед

Рис. 2. Наземный магнитофон МН-61.

жа, переговоры с диспетчером и аку-

полетом); переключатель проверки

стическую обстановку в кабине экипа-

с сигнальной лампой, предназначенные

Бортовое средство сбора звуковой

жа. Звуковые бортовые регистраторы

для проведения самоконтроля (рис. 1).

информации МАРС-БМ и бортовой маг-

(ЗБР) по принципу записи разделяются

МС-61 и П-503 представляют собой запи-

нитофон П-507-ЗБС обеспечивают не-

на два вида: с магнитным принципом

сывающую часть магнитофона.

прерывную запись по четырем каналам:

записи и с электронным принципом

••

по первым трем каналам - речевой

записи. ЗБР с магнитным принципом

информации в диапазоне 300-3400 Гц;

записи делятся на одноканальные и че-

••

по четвертому каналу - импульсной

тырехканальные регистраторы. В каче-

информации закодированного времени.

стве одноканальных ЗБР используются

Первые два канала имеют три входа

самолетный магнитофон МС-61 (МС-61Б)

для записи служебных переговоров меж-

и бортовой магнитофон П-503Б (БЗ, БС).

ду членами экипажа ВС, между членами

К четырехканальным ЗБР относятся

экипажей различных ВС, между членами

бортовое средство сбора звуковой ин-

экипажа ВС и наземными диспетчерски-

Рис. 1. Самолетный магнитофон.

формации МАРС-БМ и бортовой маг-

ми пунктами. Третий канал предназначен

нитофон П-507-ЗБС. Современные ЗБР

Запись производится непрерывно

для записи звуковой обстановки в каби-

с электронным принципом записи про-

на проволоку диаметром 0,05 мм марки

не ВС. Импульсная информация закоди-

ектируются с учетом международных

требований TSO-C123a, Cockpit Voice

Таблица 1. Тактико-технические данные.

Recorder Systems.

Технические данные

МС-61

П-503

Одноканальные ЗБР с магнитным

Длительность записи

5,5 часа

9 часов

принципом записи, самолетный магни-

Скорость движения звуконосителя

150 мм/сек

100 мм/сек

тофон МС-61 (МС-61Б) и бортовой маг-

Напряжение питания

28,5 В

нитофон П-503Б (БЗ, БС) предназначены

Реверс лентопротяжного механизма

Нет

Есть

для записи речи и звуковых сигналов из

Отношение «Сигнал/помеха» канала записи-воспроиз-

Не менее 30 Дб

различных систем (АРК, РВ, РСБН и др.).

ведения

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

рованного времени, которая регистри-

представлен внешний вид современных

руется по четвертому каналу, предна-

БРЗ с электронным принципом записи.

значена для синхронизации записанной

Информация поступает по трем речевым

речевой информации с данными пара-

каналам от радиосредств ВС. БРЗ обеспе-

метров полета, зарегистрированными

чивает прием кода текущего бортового

параметрическим регистратором.

времени для последующей синхрониза-

В бортовом средстве сбора звуковой

ции записываемой звуковой и речевой

информации МАРС-БМ и бортовом маг-

информации с данными параметров по-

нитофоне П-507-ЗБС в качестве носите-

лета, зарегистрированными бортовой

ля информации используется магнитная

системой сбора параметрической ин-

лента шириной 6,25 мм. Данные устрой-

формации, при наземной обработке.

ства обеспечивают непрерывную запись

речевой и импульсной информации с ее

сохранением за последнее время рабо-

ты, которое составляет не менее 30 мин.

Рис. 3. Внешний вид системы МАРС-БМ.

Для обеспечения непрерывной записи

в этих устройствах выбран челночный

Для воспроизведения зарегистри-

вариант лентопротяжного механизма, то

рованной информации магнитная лента

есть запись ведется при движении маг-

снимается из бортового устройства запи-

нитной ленты в двух направлениях. Для

си и устанавливается на наземное устрой-

этого используются один 8-дорожечный

ство воспроизведения и прослушивания

блок универсальных магнитных головок

записанных переговоров (рис. 4).

(МГ 2) и два 4-дорожечных блока маг-

Рис. 5. Внешний вид БРЗ с электронным

нитных головок стирания (МГ 1 и МГ З),

принципом записи.

которые подключаются поочередно

в зависимости от направления движе-

БРЗ обеспечивает непрерывную ре-

ния магнитной ленты. Подключается тот

гистрацию речевой и звуковой инфор-

блок головок стирания, который рас-

мации совместно с кодом времени в ре-

положен перед блоком универсальных

жиме записи по «кольцу» в защищенный

головок по ходу движения ленты. Смена

модуль памяти системы не менее чем за

направления вращения электродвигате-

последние два часа работы.

ля (реверс) осуществляется автоматиче-

Рис. 4. Устройство воспроизведения и про-

БРЗ позволяет копирование записан-

ски, при подходе ленты к любому концу

слушивания переговоров.

ной информации на наземное устрой-

рабочего участка. В данных устройствах

ство воспроизведения. Информация

предусмотрен режим воспроизведения

БРЗ с электронным принципом запи-

при считывании сохраняется. Копирова-

для прослушивания записанных данных

си обеспечивает прием и преобразова-

ние зарегистрированной информации

на борту ВС. На рис. 3 приведен внеш-

ние аналоговой речевой и звуковой ин-

может осуществляться как при снятом

ний вид системы МАРС-БМ.

формации в цифровую форму. На рис. 5

с борта ВС блоке БРЗ, так и на борту ВС.

Таблица 2. Основные характеристики БРЗ.

Год

Количество

Время

разработки

Принцип

Носитель

Тип БРЗ

Вид записи

каналов

сохраняемой

или

записи

информации

записи

применения

Проволока

Самолетный магнитофон МС-61.

5,5 часа

1961

Магнитный

Аналоговый

типов ЭИ-708

Завод «Вильма», г. Вильнюс

(реверса нет)

и ЭИ-708А

Проволока

Магнитофон бортовой П-503Б (БЗ, БС).

11 часов

1965

Магнитный

Аналоговый

типов ЭИ-708

Завод «Вильма», г. Вильнюс

с реверсом

и ЭИ-708А

Бортовой магнитофон П-507-ЗБС.

Лавсановая

ОАО НИИ «Электромеханических приборов»,

1996

Магнитный

Аналоговый

магнитная

3 часа

г. Киев

лента

Бортовое средство сбора звуковой информа-

Лавсановая

ции МАРС-БМ.

1984

Магнитный

Аналоговый

магнитная

30 мин

Завод «Вильма», г. Вильнюс

лента

РЗБН-1.

2000

Электронный

Цифровой

Флэш-память

2 часа

НПО «Прибор», г. Санкт-Петербург

П-503М.

2002

Электронный

Цифровой

Флэш-память

12 часов

Завод им. Г. И. Петровского, г. Нижний Новгород

П-507М.

2004

Электронный

Цифровой

Флэш-память

12 часов

Завод им. Г. И. Петровского, г. Нижний Новгород

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Рис. 6. Структурная схема наземного устройства

Рис. 7. Размещение защищенных бортовых накопителей на

воспроизведения звуковой информации.

борту воздушного судна.

Наземное устройство воспроизведения

состоит из персонального компьютера

и блока сопряжения (рис. 6).

В таблице 2 приведены данные БРЗ,

которые установлены на ВС.

Бортовые регистраторы параметри-

ческой и звуковой информации в своем

составе имеют защищенные бортовые на-

Рис. 8. Методы фиксации обстановки в кабине экипажа.

копители (ЗБН). Для сохранения зареги-

стрированной информации защищенный

при расследовании авиационного про-

ной обработке, а для воспроизведения

бортовой накопитель должен устанавли-

исшествия необходима в тех случаях,

изображения на мониторе необходи-

ваться таким образом, чтобы снизить до

когда важно запечатлеть какое-либо

мо лишь обратное преобразование.

минимума вероятность разрушения кон-

действие и показания приборов (МФИ),

Электронные цифровые методы, кото-

тейнера в результате удара при аварии

существенные для установления истин-

рые применяются в видеорегистраторе,

и повреждения его от пожара. В настоя-

ной причины, динамику развития собы-

имеют одну важную особенность, кото-

щее время для сохранения зарегистриро-

тия или явления вместе с сопровождаю-

рая состоит в том, что их можно отнести

ванной информации ЗБН звукового реги-

щими их звуками. В последние годы осо-

к фотографическим. Данные методы

стратора устанавливают в носовой части

бенно интенсивно совершенствуются

обеспечивают не только вывод изобра-

ВС, а ЗБН параметрического регистрато-

цифровые методы фиксации информа-

жения на монитор, но и его воспроизве-

ра - в хвостовой части ВС (рис. 7).

ции, которые используются в видеореги-

дение на жесткой (бумажной) основе.

С появлением совмещенных реги-

страторе. Видеорегистраторы классифи-

Современные цифровые методы по-

страторов, которые регистрируют пара-

цируются по методам фиксации обста-

зволяют получить изображения более

метрическую и звуковую информацию

новки в кабине экипажа (рис. 8).

высокого качества, чем цветные фото-

в один ЗБН, ИКАО рекомендует устанав-

Съемка обстановки в кабине экипажа

графии, полученные фотоаппаратами

ливать на ВС два ЗБН: один - в носовой

цифровой видеокамерой является статич-

с высокой разрешающей способностью.

части, другой - в хвостовой части ВС.

ной. При размещении камеры в кабине

Программа видеозаписи действий

экипажа необходимо, чтобы кадр, фикси-

на МФИ аналогична программам видео-

Видеорегистраторы

руемый при съемке, строился по прин-

записи действий на экране компьютера.

Важнейшую роль в обеспечении по-

ципу равновесия и рационального рас-

Программа конвертирует полученный

лета современного ВС играет авионика.

пределения в кадре объектов

Прогресс в развитии авионики во многом

по смысловой нагрузке. Фик-

определяет уровень безопасности поле-

сируемый композиционный

тов. В последние годы для регистрации

кадр должен обеспечивать

обстановки в кабине ВС предполагается

удобство восприятия рассле-

использование видеорегистраторов.

дователем данного кадра.

Начало XXI века проходит под эги-

Принцип действия видео

дой повсеместного внедрения на совре-

съемки состоит в том, что

менные самолеты видеорегистраторов.

изображение запечатлева-

В настоящее время наступило понима-

емой обстановки в кабине

ние того, что параметрический и зву-

экипажа трансформируется

ковой регистраторы не могут в полном

в электрический сигнал, ко-

объеме решить задачу по расследова-

торый записывается в циф-

нию авиационного происшествия.

ровом виде на флэш-память

Видеорегистраторы фиксируют об-

видеорегистратора. Сигнал

становку в кабине экипажа. Видеозапись

не нуждается в дополнитель-_{Рис. 9. Общая архитектура МФИ видеорегистраторов.}

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

видеоклип в формат AVI и осуществляет

оперативное обнаружение ЗБН и места

Этот факт свидетельствует, что поиск

его запись в память регистратора. Дан-

катастрофы позволяет своевременно

и спасение накопителей информации

ный видеоклип можно воспроизводить

принять меры по спасению экипажа.

остаются одной из главных задач после

на экране любого компьютера.

Спасаемые ЗБН отделяются от ВС

АП над акваторией. И наши предложения

МФИ становятся основными устрой-

при попадании в воду и, находясь на

об установке на борт ВС спасаемых ЗБН

ствами воспроизведения информации

водной поверхности, указывают радио-

были бы приняты членами ИКАО, если

в кабине экипажа, а это значит, что их

маркированием точные координаты

учесть, что современные спасаемые ЗБН

применение на ВС носит массовый ха-

своего местоположения. Накопители та-

весят около 7 кг, тогда как современные

рактер. На рис. 9 приведена общая архи-

кого типа после отделения обеспечива-

ВС в зависимости от модификации име-

тектура МФИ [1].

ют положительную плавучесть в водной

ют взлетную массу 150-164 тонн.

Сигналы с информацией, которую

среде в течение 30 суток. Радиомарки-

необходимо отобразить на МФИ, прихо-

рование осуществляется на частотах

Литература

дят на вход МФИ с сетевой шины ВС. Эти

121,5/243 МГц, что дает возможность

1. Внешние интерфейсы TFT панелей. Часть I.

сигналы обрабатываются графическим

их обнаружения на расстоянии 20 км

http://mirpu.ru/.

контроллером монитора, получившим

с плавсредств и 75 км - с борта ВС.

2. Эксплуатация воздушных судов. Приложе-

название скалер. Скалер осуществляет

Двадцатилетняя эксплуатация спа-

ние 6. Часть 1: Международный коммерче-

преобразование изображения, масшта-

саемых ЗБН в нашей стране показала их

ский воздушный транспорт. Самолеты. Меж-

бируя его в формат, соответствующий

надежность и стопроцентное сохране-

дународная организация гражданской ави-

разрешению матрицы МФИ. Таким об-

ние зарегистрированной информации.

ации: Издание, девятое. Июль 2010. - 260 с.

разом, данные, передаваемые на МФИ,

К сожалению, тип таких регистрато-

формируются на основной (микропро-

ров в нормах ИКАО [2] не прописан для

Попов Юрий Васильевич

цессорной) плате монитора, а именно -

гражданских ВС. В этом виноваты наши

Родился в 1954 году. В 1977 году окончил

на выходе микросхемы скалера, и пере-

специалисты, которые входят в группу

Киевское высшее инженерное авиацион-

даются на панель с использованием со-

по разработке положений ИКАО. Они

ное военное училище по специальности

ответствующего интерфейса (рис. 9). Эти

слабо ориентируются в развитии наших

«Автоматическое, электро- и приборное

сигналы интерфейса представляют зна-

систем регистрации. В связи с засильем

оборудование пилотируемых летательных

чительный практический интерес для

ВС заграничного производства в наших

аппаратов», в 1987 году - Московский го-

специалистов, которые занимаются рас-

авиакомпаниях они больше внимания

сударственный университет им. М.В. Ло-

следованием АП. По этим сигналам мож-

уделяют зарубежным системам реги-

моносова по специальности «Прикладная

но восстановить информацию, которую

страции. Когда приходило на согласо-

математика». Доктор технических наук,

наблюдал экипаж в полете. Использова-

вание Приложение 6 [2], раздел «6.3.

имеет научное звание старшего научного

ние видеозаписи при расследовании по-

Бортовые самописцы», автором были

сотрудника. В 2005 году защитил диссерта-

зволяет в динамике фиксировать образ-

внесены положения о спасаемых реги-

цию по теме «Теоретические и методические

ную и звуковую значимую информацию.

страторах (в это время автор работал

основы сохранности информации бортовых

в Межгосударственном авиационном

устройств регистрации при авиационных

Спасаемые защищенные

комитете), но вышестоящие лица реши-

происшествиях». Опыт работы - 39 лет. В на-

бортовые накопители

ли не предлагать данные изменения.

стоящее время работает старшим научным

После катастрофы самолета A330 Air

За рубежом занимались разработ-

сотрудником в Научно-исследовательском

France над Атлантикой, произошедшей

кой спасаемых ЗБН, но, потерпев не-

институте (г. Люберцы) Центрального науч-

1 июня 2009 года, первый бортовой ре-

удачу, прекратили и решили для поиска

но-исследовательского института ВВС МО.

гистратор был обнаружен и поднят на

устанавливать радиомаяк, который дол-

Имеет более 290 научных трудов, 15 автор-

поверхность для обработки зарегистри-

жен включаться при попадании в воду

ских свидетельств и патентов.

рованной информации 1 мая 2011 года,

и работать 30 дней. Но случай с само-

второй - 3 мая. Бортовые регистраторы

летом A330 Air France потребовал из-

Popov Yuri

находились на глубине океана 3,4-3,8 км.

менить это требование. В Приложении 6

He was born in 1954. In 1977 he graduated

С самолетом Boeing 777-200ER авиаком-

[2], в разделе «Добавление 9. Бортовые

from Kiev Higher Engineering Aviation Military

пании Malaysia Airlines 8 марта 2014 года

самописцы», появилась следующая фор-

School majoring in «Automatic, electrical and

была потеряна связь. В момент исчезнове-

мулировка.

instrumental equipment of piloted aircraft»

ния самолет находился над Южно-Китай-

1.1. Контейнеры бортовых самописцев:

and in 1987 he graduated Moscow State Uni-

ским морем. Предпринимаемые попытки

versity majoring in «Applied mathematics». He

найти обломки ВС и бортовые регистрато-

is Doctor of engineering, he has academic rank

ры не увенчались успехом. Авиационные

of Senior Researcher. In 2005 he defended the

катастрофы с ВС, которые произошли над

с) оснащаются надежно подсоеди-

thesis, the topic of thesis is «Theoretical and

акваторией, показали необходимость ос-

ненным и автоматически приводимым

methodical bases of information safety onboard

нащать ВС спасаемыми ЗБН.

в действие устройством, обеспечи-

devices of registration at aviation incidents». He

Спасаемыми ЗБН оснащены военные

вающим обнаружение их под водой

has 39 years of work experience. At present he

самолеты и вертолеты морского базиро-

и работающим на частоте 37,5 кГц. Как

works as Senior Researcher at Scientific Research

вания, разработанные в нашей стране.

можно скорее, но не позднее 1 января

Institute (Lubertsy) of Central Research Institute

Опыт АП с ВС, которые были оборудо-

2018 года. Минимальное время работы

of Air Defense. He has more than 290 scientific

ваны спасаемыми ЗБН, показывает, что

этих устройств составляет 90 дней.

papers, 15 certificates of authorship and patents.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Совершенствование грозозащиты

пунктов питания цепей управления

железнодорожных путей

// Improvement of the lightning protection

of railway electronics devices //

Киселев А.А., Михайлов Ю.А., к. т. н.,

путем замены вентильных разрядников

Нестерцев И.А.,

на нелинейные ограничители перена-

СПБГОУ ПГУПС, г. Санкт-Петербург

пряжений (ОПН), имеющие лучшие за-

щитные характеристики. Однако при

Число грозовых повреждений и помех

The number of lightning damages and

этом увеличиваются среднегодовое чис-

в цепях сигнализации и управления

interferences in signal and control railway

ло срабатываний этих устройств и вели-

движением железнодорожных составов

circuits can be reduced by decreasing the

чина токов срабатывания, что утяжеляет

может быть снижено за счет уменьше-

number of arrester operations that protects

требования к защитным устройствам на

ния числа срабатываний разрядников,

power supply transformers of these circuits

стороне низкого напряжения и приво-

защищающих трансформаторы пи-

from lightning surges. The operation is ac-

дит к росту числа отказов оборудова-

тания этих цепей от грозовых перена-

companied by a voltage pulses on the trans-

ния, подключенного к обмотке 0,25 кВ.

пряжений. Срабатывание разрядников

former tank transmitted to the low-voltage

Одними из возможных мер повыше-

сопровождается импульсами напряже-

circuits and able to cause their failure. The

ния надежности грозозащиты промежу-

ния на корпусе трансформатора, пере-

number of arrester operations and current

точных пунктов питания являются сни-

дающимися на сторону низкого напря-

pulses through the arrester were estimated

жение числа срабатываний разрядника,

жения и способными вызвать отказы

by means of modeling of lightning waves in

установленного возле трансформатора,

в работе питаемых цепей. С помощью

high voltage net. Quantified the efficiency

и снижение амплитуд импульсов тока

моделирования процесса развития гро-

of extra arresters on poles, adjacent to the

разрядника. Этого можно достичь путем

зовых перенапряжений получены ста-

transformer destination, in order to reduce

установки дополнительных разрядни-

тистические оценки числа срабатыва-

the frequency and lightning pulse ampli-

ков на соседних опорах, перехватыва-

ний разрядников и амплитуд импульсов

tudes in the circuits feeding the signal and

ющих грозовые волны на пути к защи-

тока через разрядник. Количественно

control devices.

щаемому трансформатору. Для оценки

определена эффективность установки

Keywords: nets of electronic schemes feed-

эффективности такого мероприятия

дополнительных разрядников на опо-

ing, lightning protection, arresters, railway

требуется определить статистическое

рах, соседних с местом подключения

control nets.

трансформатора, для снижения повто-

распределение амплитуд и повторяемо-

ряемости и амплитуд грозовых импуль-

сти грозовых волн, приходящих в точку

сов в цепях, питающих устройства

подключения трансформатора от уда-

сигнализации и управления.

ров молнии в различные участки линии

Ключевые слова: цепи питания элек-

10 кВ. Эти характеристики зависят от

тронных схем, грозозащита, разрядни-

числа и места ударов молнии в линию,

ки, железнодорожные цепи управления.

от случайной величины амплитуды тока

молнии при каждом ударе, а также от

Питание шкафов цепей сигнализации

стигать 20 Ом. Срабатывание разрядника

параметров линии и грозозащитных

и дистанционного управления движени-

сопровождается импульсом напряжения

устройств. Анализу повторяемости гро-

ем на железной дороге осуществляется

на заземлении R_з, которое частично пе-

зовых поражений линий электропереда-

через понижающие трансформаторы

редается на заземленный корпус транс-

чи и возникающих при этом перенапря-

10/0,25 кВ, установленные непосред-

форматора. Поскольку один из выводов

жений посвящено большое количество

ственно на опорах, поддерживающих

низковольтной обмотки, питающей цепи

работ. Установлено, что существенную

контактные провода железнодорожного

управления, имеет потенциал корпуса,

роль в определении числа опасных гро-

пути, либо поблизости от них. Для защи-

импульс грозового перенапряжения

зовых воздействий играет учет затуха-

ты трансформаторов от волн грозовых

передается в цепь питания устройств ав-

ния грозовых волн при пробеге от места

перенапряжений непосредственно на

томатики. Установка защитных устройств

удара молнии до защищаемого объекта.

корпусе трансформатора или вблизи от

в низковольтной цепи, как показывает

Аналитические расчеты этих процессов

него устанавливаются вентильные раз-

опыт эксплуатации, не всегда способна

весьма громоздки вследствие нелиней-

рядники. Согласно Правилам устройства

предотвратить повреждения оборудо-

ности процессов, связанных с расходом

электроустановок сопротивление R_з за-

вания от этих воздействий.

энергии волн за счет импульсной коро-

земления опор, на которых установлены

Повышение надежности грозозащи-

ны на проводах линии и потерь в земле,

грозозащитные устройства, может до-

ты трансформатора 10 кВ достигается

а также необходимости учета возмож-

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Рис. 1. Элементы модели пути грозовых волн:

а) модель канала молнии, б) модель промежуточной ячейки линии,

в) модель ячейки линии с установленным трансформатором и грозозащитным разрядником.

ных перекрытий линейной изоляции

плитуду и форму тока молнии. Генератор

где lg I_мср = 1,48 - среднее значение

при пробеге волны по линии [1].

настроен на форму стандартной волны

логарифма амплитуды тока молнии

В данной работе для поиска спо-

тока молнии 1,2/50 мкс. Амплитуда тока

в первом импульсе; σ = 0,27 - стандарт

собов усиления защиты железнодо-

молнии I_м варьируется в пределах от 5 до

отклонения величины lg Iм при первом

рожной автоматики использовались

150 кА. Эквивалентное сопротивление

импульсе. График этой зависимости по-

компьютерные модели участков сети,

канала главной стадии разряда молнии

казан на рис. 2.

в которых происходят развитие и рас-

принято (с учетом диапазона токов мол-

Длительность фронта импульса тока

пространение волн грозовых разря-

нии от 30 до 60 кА) равным 580 Ом. Вели-

молнии принималась равной 1,2 мкс,

дов. Компьютерное моделирование

чина импульсного сопротивления зазем-

длительность полуспада - 50 мкс. Вли-

позволило более точно воспроизвести

ления Rзи опор принята равной 20 Ом,

яние крутизны тока молнии в данном

процесс развития грозовых перенапря-

индуктивность L_оп пути тока молнии по

расчете в работе не учитывалось ввиду

жений с учетом характеристик самого

опоре и спуску до заземлителя - 6 мкГн.

малых времен перекрытия изоляции.

грозового разряда, линии, по которой

Распределение вероятности пре-

На рис. 1б изображена схема одной

происходит распространение грозовых

вышения амплитуды тока молнии I_м

ячейки модели линии, соответствующей

волн, и защитных устройств. В результа-

при первом импульсе принято, соглас-

одному пролету длиной 100 м. С учетом

те получены количественные оценки эф-

но рекомендации МЭК, в соответствии

невысокой электрической прочности

фективности предлагаемых мер защиты.

с формулой

линейной изоляции принято, что в точке

Расчетная схема сети включает три

блока:

P(I

) =

√

••

блок, моделирующий канал мол-

нии и путь тока по пораженной молнией

опоре с разрядным промежутком, учи-

тывающим возможность перекрытия

линейной изоляции;

••

эквивалентную схему участка воз-

душной линии от места удара молнии

до защищаемого объекта с моделями

искровых промежутков, учитывающих

вероятность перекрытия линейной изо-

ляции, моделями импульсной короны

на проводах линии и моделями частот-

но-зависимых сопротивлений, учитыва-

ющих потери в земле;

••

модель опоры, где расположены

трансформатор и защитный разрядник,

с их сопротивлениями заземления.

Эти блоки представлены на рис. 1.

Рис. 1а представляет схему источни-

ка тока молнии. Генератор NF задает ам-

Рис. 2. Распределение вероятности P(I_м) превышения током I_мзаданного значения.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

удара молнии происходит перекрытие

добраны в соответствии с характеристи-

ность превышения того тока молнии, при

всех трех фаз, и волна напряжения дви-

ками разрядника типа РВП-10. Предва-

котором произошло данное срабатыва-

жется по каналу «Три фазных провода -

рительными опытами установлено, что

ние. По данным, полученным для каждой

земля». Волновое сопротивление кана-

грозовые разряды на удалении более

опоры, определялось общее для всех

ла Zл рассчитано в соответствии с мар-

1 км от опоры с трансформатором не

опор число срабатываний разрядника за

кой фазных проводов и геометрией их

приводят к опасным перенапряжени-

1000 лет работы с амплитудами тока I_р,

подвески и принято равным 507 Ом

ям, поэтому детально рассматривались

попадающими в указанные выше интер-

(при отсутствии короны на проводах).

поражения молнией участков линии

валы. При суммировании учитывалась

В начале каждой ячейки подключена

только на первых десяти пролетах, от-

возможность прихода волн с пролетов,

эквивалентная схема канала молнии,

ходящих от трансформатора. Остальные

расположенных как слева, так и справа от

активируемая при рассмотрении удара

участки линии замещались активным

опоры с разрядником. Расчет ожидаемо-

молнии в данную точку. В конце каждой

сопротивлением, равным волновому

го числа прямых ударов молнии в линию

ячейки линии подключаются элементы,

сопротивлению канала движения вол-

с высотой подвески проводов h_ср при

моделирующие влияние на движение

ны. Принималось, что прямые удары

среднем числе ударов молнии в 1 км²

волн: а) импульсной короны на прово-

молнии в провода линии на удалении не

земной поверхности n*= 6.7 в течение

дах линии; б) частотной зависимости

больше половины пролета от ближай-

= 40 грозовых часов проводился

nnгр.ч

сопротивления земли; в) разрядного

шей опоры равносильны ударам мол-

по формуле, рекомендованной в

[4]:

промежутка фазных изоляторов, а также

нии непосредственно в эту опору.

n₁₀₀ = 0.08 * n_nгр.ч.*h_ср= 0.08 * 40 * 10

= 32

индуктивности и активного сопротивле-

Расчет среднегодового числа сраба-

удара в год на 100 км длины линии еже-

ния пути тока разряда на землю. Разряд-

тываний разрядника на опоре с транс-

годно, что соответствует 32 ударам мол-

ный промежуток гирлянды моделиру-

форматором и амплитуд тока в этом раз-

нии на один пролет длиной 100 м за

ется тиристором, замыкающим линию

ряднике I_р проводился в соответствии

1000 лет наблюдения.

на сопротивление заземления опоры

с методикой, изложенной в [3]. Последо-

Доли опасных волн от ударов в раз-

при подъеме напряжения линии до им-

вательно рассматривались последствия

ные пролеты будут различаться вслед-

пульсного разрядного напряжения изо-

ударов молнии в каждую из 10 опор

ствие разного затухания волны по мере

лятора ПФ-6а при импульсе 1,2/50 мкс.

линии, начиная с опоры, где установлен

удлинения пути пробега до защищае-

Масштабы тока и напряжения в модели

разрядник. Для каждой опоры последо-

мой опоры. Кроме того, влияют наличие

приняты равными 1:1000. Зависящие от

вательно рассматривались удары мол-

или отсутствие перекрытий изоляторов

формы импульса тока потери в земле

нии с амплитудами тока I_м, равными 10,

линии при пробеге волны мимо каж-

учитываются, согласно рекомендации

20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 кА. При

дой из опор, а также отражение волн от

[4], цепочкой из активных сопротивле-

каждом ударе по осциллограмме изме-

мест перекрытия. На рис. 3 приведены

ний, шунтированных индуктивностями.

рялась амплитуда тока разрядника I_р. За-

в качестве примера кривые импульсов

Постоянные времени этих контуров

тем подсчитывалось количество случаев

напряжения (в случае отсутствия пере-

выбраны так, чтобы учесть частотную

попадания амплитуд тока разрядника I_р

крытий изоляторов и срабатывания раз-

зависимость потерь в сопротивлении

в заданные интервалы его значений: от

рядников) при ударе молнии I_м = 8 кА

земли. При возникновении короны на

0 до 1 кА; от 1 до 2 кА; от 2 до 3 кА; от 3

на разных удалениях от места удара. На

проводах к ячейке линии подключается

до 4 кА; от 4 до 6 кА; от 6 до 8 кА; от 8 до

рис. 4 для сравнения показана деформа-

дополнительная емкость С_д, имитирую-

10 кА; от 10 до 15 кА; от 15 до 20 кА и от 20

ция волн при наличии перекрытия гир-

щая емкость чехла короны. Емкость С_д

до 30 кА. Расчет проводился для длитель-

лянд изоляторов.

считается нелинейно зависящей от на-

ности периода работы линии 1000 лет.

Исходные данные для расчета при-

пряжения u на проводе. Зависимость

При этом для каждого случая срабаты-

ведены в таблице 1. Для оценки эффек-

С_д(U_пр) заимствована из [2]:

вания разрядника учитывалась вероят-

тивности установки дополнительных

С_д= dq/dt = C*l_пр*((0.625*(u/U_кр-1)^2/3),

где l_пр

= 100 м - длина пролета ли-

нии, моделируемого одной ячейкой;

U_кр = 185 кВ - напряжение начала коро-

ны на проводах линии; u - мгновенное

значение напряжения на линии.

На рис. 1в представлена схема за-

мещения опоры, на которой установ-

лен трансформатор и грозозащитный

разрядник со своим сопротивлением

заземления. Трансформатор замещен

входной емкостью присоединения, со-

стоящего из самого трансформатора, за-

щитного разрядника и коммутирующих

аппаратов. Разрядник замещен опор-

Рис. 3. Импульсы грозового напряжения на опорах с номерами, указанными на графике,

ным диодом, напряжение срабатывания

при ударе молнии в шестую от места установки трансформатора опору.

которого и остающееся напряжение по-

Амплитуда тока молнии I_м = 8 кА.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Рис. 4. Импульсы грозового напряжения на опорах, расположенных на

Рис. 5. Число превышений заданного значения I_р

расстоянии 100 (1), 200 (2), 300 (3), 400 (4) и 500 (5) метров от места удара

в течение 1000 лет.

молнии с учетом перекрытия изоляторов. Амплитуда тока молнии - 150 кА.

разрядников результаты расчета сопо-

разряднике и при установке трех раз-

уровня амплитуды тока разрядника,

ставлялись с аналогичными расчетами

рядников. Число превышений заданно-

расположенного рядом с трансформа-

в схеме, дополненной моделями раз-

го значения тока разрядника за 1000 лет

тором, при отсутствии и при наличии

рядников, расположенных на двух со-

в схеме с одним и в схеме с тремя раз-

двух дополнительных разрядников на

седних опорах. В таблице 2 приведены

рядниками приведено в таблице 3.

соседних опорах.

значения числа токов разрядника в раз-

На рис. 5 построены интегральные

Верхняя кривая - в схеме с одним

ных интервалах его значений при одном кривые числа превышений заданного разрядником, нижняя - в схеме с тремя

разрядниками.

Таблица 1. Исходные данные для расчета параметров модели линии 10 кВ.

Выводы

Единица

Наименование параметра

Обозначение

Величина

измерения

1. Из приведенных данных следует,

что установка дополнительных разряд-

Номинальное напряжение линии

U_ном

кВ

ников на соседних опорах снижает число

Расчетный радиус провода

r_пр

6.9 * 10^-3

срабатываний разрядника у трансформа-

Высота подвески верхнего провода на опоре

h_пр

тора с превышением I_р = 2 кА в 2,5 раза,

Средняя высота подвески проводов

h_ср

с превышением I_р = 5 кА - в 2 раза, с пре-

Длина линии

l_л

км

вышением I_р = 10 кА также приблизитель-

Длина пролета

l_пр

100

но в 2 раза. Во столько же раз снизится

число отказов оборудования в низко-

Число грозовых часов в году на трассе ЛЭП

T_гр.ч.

час

вольтной цепи, чувствительного к превы-

Напряжение начала общей короны

U_кр

кВ

185

шению этих значений тока в разряднике.

Импульсное разрядное напряжение изолято-

U_пр.имп.

кВ

130

2. Амплитуды тока I_р при ударах мол-

ра ПФ-6А при импульсе 1.2/50 мкс

нии непосредственно в опору, где уста-

Пробивное напряжение разрядника

разр

кВ

новлен разрядник, слабо зависят от нали-

Остающееся напряжение при токе 5 кА

U_ост

кВ

чия или отсутствия дополнительных раз-

Таблица 2. Количество импульсов тока основного разрядника в разных интервалах его значений

при единственном разряднике в схеме и при установке двух дополнительных разрядников.

Интервалы значений токов раз-

8.0-

10.0-

20.0-

30.0-

>50

0.0-1.0

1.0-2.0

2.0-3.0

3.0-4.0

4.0-5.0

6.0-8.0

рядника I_р, кА

10.0

20.0

30.0

50.0

Число I_р в заданном интервале

652

390

195

132

92.0

64.1

36.1

32.3

21.5

13.8

4.33

при одном разряднике

Число I_р в заданном интервале

650

628

442

286

196

133

85.3

51.1

13.3

4.33

при трех разрядниках

Таблица 3. Число превышений заданного значения тока основного разрядника за 1000 лет эксплуатации

в схеме с одним и в схеме с тремя разрядниками.

Значения токов разрядника I_р, кА

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

6.0

8.0

10.0

20.0

30.0

>50

Число превышений I_р за 1000 лет

21.7

185

156

90.7

62.9

47.5

34.2

21.1

12.6

17.3

4.33

при одном разряднике

Число превышений I_р за 1000 лет

262

195

40.4

27.9

3.78

10.8

7.74

9.46

4.33

при трех разрядниках

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

рядников, однако при наличии последних

линиях. Апатиты: Кольский научный центр

62 года. Имеет свыше 100 научных публика-

существенно сокращается длительность

РАН. 2000, 134 с.

ций и патентов.

импульса тока I_р. При этом уменьшение

3. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михай-

выделяемой в разряднике энергии сни-

лов Ю.А., Халилов Ф.Х. Итоги науки и техники.

Нестерцев Иван Андреевич

жает риск разрушения разрядника и тем

Серия «Электрические станции и сети». М.:

Родился в 1994 году. В настоящее время явля-

самым повышает надежность электро-

ВИНИТИ, 1987, 109 с.

ется студентом 5 курса кафедры «Электриче-

снабжения схем автоматики.

4. Корсунцев А.В., Новикова А.Н. Методиче-

ская тяга» ПГУПС.

3. В случае установки дополнитель-

ские вопросы расчета грозоупорности воз-

ных разрядников амплитуды тока I_р

душных линий электропередачи. Сборник

Kiselev Alexander

больше 15 кА практически возникают

докладов «Грозозащита в районах с высоким

He was born in 1995. At present he is 4 year

только при ударах молнии непосред-

удельным сопротивлением грунта». Апатиты,

student of «Electric traction» department of Em-

ственно в опору, на которой установлен

КФАН СССР, 1981, с. 19.

peror Alexander I St. Petersburg State University

разрядник. Существенное повышение

5. Костенко М.В., Ефимов Б.В., Зархи И.М., Гу-

of Transport.

надежности грозозащиты трансформа-

мерова Н.И. Анализ надежности грозозащиты

тора и питающегося от него оборудо-

подстанций. Л.: «Наука», 1981. 128 с.

Mikhailov Yury

вания можно обеспечить установкой

He was born in 1935. In 1953 he graduated from

возле трансформатора одиночного

Киселев Александр Александрович

Leningrad Polytechnic University majoring in

стержневого молниеотвода, перехваты-

Родился в 1995 году. В настоящее время явля-

«High voltage equipment». He is candidate of

вающего грозовые разряды непосред-

ется студентом 4 курса кафедры «Электриче-

technical science, associate professor. In 1967

ственно в опору с трансформатором.

ская тяга» ПГУПС.

he defended the thesis, the topic of thesis is

Такая защита практически исключит

«Statistical characteristics research of internal

возможность появления в разряднике,

Михайлов Юрий Александрович

overvoltage acting in operation of 110-500 кW

установленном рядом с трансформато-

Родился в 1935 году. В 1953 году окончил

substations equipment». He has 62 years of

ром, токов, превышающих 15 кА.

Ленинградский политехнический институт

work experience. He has more than 100 scien-

по специальности «Техника высоких напря-

tific publications and patents.

Литература

жений». Кандидат технических наук, доцент.

Базуткин В.В., Кадомская К.П., Костен-

В 1967 году защитил диссертацию по теме

Nestertsev Ivan

ко М.В., Михайлов Ю.А. Перенапряжения

«Исследование статистических характери-

He was born in 1994. At present he is 5 year

в электрических системах и защита от них.

стик внутренних перенапряжений, воздей-

student of «Electric traction» department of Em-

СПб.: Энергоатомиздат. 1995, - 320 с.

ствующих в эксплуатации на оборудование

peror Alexander I St. Petersburg State University

2. Ефимов Б.В. Грозовые волны в воздушных

подстанций

110-500 кВ». Опыт работы

of Transport.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Экспериментальное исследование

режимов работы импульсных

преобразователей постоянного напряжения

трехфазной структуры при активной

и активно-индуктивной нагрузках

// Еxperimental study of the modes of dc-dc converters three-phase structure

of the active and active-inductive loads //

Ютт В.Е., д. т. н., профессор,

вательное устройство, состоящее из n

Голубчик Т.В., к. т. н., доцент,

параллельно работающих идентичных

Гулямов К.Х.,

составных преобразователей, одинако-

Московский автомобильно-дорожный государственный

вых по всем параметрам.

технический университет (МАДИ), г. Москва

Данный повышающий преобразова-

тель работает по принципу чередова-

В данной статье продемонстрирова-

In this paper, experimental investigations

ния фаз, то есть переключение катушек

ны экспериментальные исследования

demonstrated transient mode dc-dc convert-

индуктивностей L1-L3 происходит по-

переходных режимов импульсных

ers with a three-phase structure with active

очередно при помощи силовых ключей

преобразователей постоянного на-

and active-inductive loads. Showing the

VT1…VT3 (рис. 1).

пряжения с трехфазной структурой

influence of active and active-inductive load

Режимы работы каждого составного

при активной и активно-индуктивной

on the characteristics of dc-dc converter

преобразователя отличаются сдвигом

нагрузках. Показаны влияния активной

and the quality of transients. Experimental

по фазе, который можно определить со-

и активно-индуктивной нагрузок на

investigations have been carried out by

гласно выражению

характеристики преобразователя

means of simulation using the software

постоянного напряжения и качества

packages intended for the investigation of

(1)

переходных процессов. Эксперимен-

dynamic systems.

где n - число параллельно работающих

тальные исследования были прове-

Keywords: voltage converter, inductive load,

преобразователей.

дены посредством имитационного

electric drives, multi-phase converter, dc-dc

Поскольку в схеме, показанной на

моделирования при помощи пакетов

converters.

рис. 1, количество составных преобра-

программ, предназначенных для иссле-

дования динамических систем.

Ключевые слова: преобразователь

напряжения, индуктивная нагрузка,

электропривод, многофазный преобра-

зователь, dc-dc конвертеры.

С развитием силовых электропри-

водов, питающихся от автономных ис-

точников питания, появилась необхо-

димость применения преобразовате-

лей электрической энергии различных

типов и назначения. Одними из них

являются импульсные преобразователи

постоянного напряжения большой мощ-

ности. В данной статье представлена

конструкция повышающего преобразо-

вателя постоянного напряжения (ППН)

Рис. 1. Повышающий преобразователь постоянного напряжения трехфазной структуры.

и исследованы переходные процессы

при различных характерах нагрузки (ак-

Принципы многофазового

зователей равно трем, то фазовый сдвиг,

тивной и реактивной). Преимуществом

преобразования напряжения

согласно выражению (1), равен 120° [3].

данного преобразователя по сравне-

постоянного тока

Несмотря на сложность системы

применением каскадных схем

нию с другими, например, однофазной

управления, совместная работа не-

с чередованием фаз

структуры, является увеличение мощно-

скольких составных преобразователей

сти преобразования с наименьшими по-

Под многофазным преобразовате-

(рис.

1) обеспечивает значительное

терями, а также уменьшение пульсации

лем постоянного напряжения с чере-

снижение токовых нагрузок на силовых

напряжения и тока на нагрузке [1, 2].

дованием фаз понимается преобразо-

ключах, поскольку общая нагрузка рав-

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

номерно распределяется на количество

параметров преобразователя. Опре-

где f - частота преобразования, опреде-

составных преобразователей n [4, 5].

деление основных параметров состо-

ляется как отношение суммарной часто-

Ток нагрузки для схемы на рис. 1

ит из расчета индуктивностей катушек

ты (из таблицы 1) к числу фаз (модулей)

определяется суммарным током индук-

L1-L3, емкости конденсатора фильтра

преобразователя:

тивностей:

C_вых при заданной частоте преобразо-

(8)

вания f и определения периода такта Т_т

(2)

с временем импульсов t_и, t_п для системы

Минимальная емкость выходного

С увеличением количества состав-

управления.

конденсатора фильтра определяется по

ных преобразователей частота выход-

Расчет основных параметров ППН

следующему выражению:

ного тока в n раз выше частоты работы

с трехфазным чередованием произво-

(9)

транзисторов, а амплитуда пульсации

дится по следующей методике.

во столько же раз меньше по сравнению

Коэффициент заполнения импульсов:

Период такта определяется как

с однофазным (одномодульным) преоб-

(3)

(10)

разователем. Это, во-первых, уменьшает

потери мощности переключения, возни-

Полная индуктивность катушек пре-

Период импульса:

кающие при высоких рабочих частотах

образователя:

(11)

в ключевых транзисторах. Во-вторых,

(4)

чем выше суммарная частота, тем лучше

Время импульса:

сглаживается выходное напряжение [6].

где ∆I_L - пульсация тока катушки, кото-

(12)

Другим достоинством многофазных

рую приблизительно можно рассчитать

(каскадных) преобразователей посто-

по формуле

Время паузы:

янного напряжения является снижение

. (5)

(13)

массы фильтрующих элементов, мощ-

ность которых главным образом зави-

Индуктивность одной катушки для

Время импульса и паузы считается

сит от амплитуды пульсации выходного

трехфазной схемы преобразования

оптимальным при выполнении следую-

напряжения [7].

определяется как отношение полной

щего условия:

индуктивности к числу фаз (модулей)

(14)

Расчет основных параметров

преобразователя:

трехфазного повышающего

В качестве системы управления

преобразователя

(6)

транзисторов VT1-VT3 используется ге-

постоянного напряжения

Уточненный расчет индуктивности

нератор импульсов GI1-GI3.

Для расчета основных параметров

одной катушки определяется согласно

Сдвиг фазы первого генератора

трехфазного преобразователя, пока-

уравнению

(phase delay) φ₁ равен нулю.

занного на рис. 1, составлена таблица

Сдвиг фазы второго генератора:

(7)

исходных данных входных и выходных

Таблица 1. Исходные данные для расчета основных параметров ППН.

Сдвиг фазы третьего генератора:

№

Параметры

Значение

Входное напряжение U_вх, В

400

Результаты расчетов основных пара-

Выходное напряжение U_вых, В

650

метров ППН сведены в таблице 2.

Мощность нагрузки P_н, кВт

Используя исходные

(таблица

и расчетные данные (таблица 2), можно

Суммарная частота ППН f_сумм, кГц

приступить к моделированию с исполь-

Число фаз (модулей) ППН, n

зованием имитационной модели повы-

шающего ППН трехфазной структуры

Таблица 2. Основные расчетные параметры ППН.

и проведению экспериментальных ра-

№

Параметры

Значения

бот. Более подробная методика проек-

тирования ППН с трехфазным чередова-

Максимальный коэффициент заполнения импульсов D, %

38,5

нием описана в [8].

Индуктивность одной катушки (уточненный) L_1у, Гн

3,244∙10^-5

Частота преобразования одной фазы f, Гц

20000

Результаты экспериментального

Емкость конденсатора фильтра С_вых.min, Ф

6,713∙10^-5

исследования режимов работы

трехфазного преобразователя

Период такта Т_т, с

1,667∙10^-5

постоянного напряжения

Период импульса Т_и, с

5,556∙10^-6

с чередованием фаз

Время импульса t_и, с

2,137∙10^-6

повышающего типа

Сдвиг фазы второго генератора t_φ2, с

5,556∙10^-6

Имитационная модель была постро-

Сдвиг фазы третьего генератора t_φ3, с

1,111∙10^-5

ена на основе математических формул,

описывающих работу ППН трехфазной

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

структуры, показанной на рис. 1. Модель

состоит из источника напряжения U_АБ,

катушек индуктивностей L₁-L₃, генера-

торов импульсов GI1-GI3, транзисторных

ключей VT₁-VT₃, диодов VD₁-VD₃,

входного и выходного конденсаторов

фильтра C_вх, С_вых, сопротивления нагруз-

ки R_н и различных датчиков тока и напря-

жения для измерения соответствующих

параметров. Имитационная модель по-

вышающего ППН при активной нагрузке

и соответствующие переходные процес-

сы представлены на рис. 2-3.

Рис. 2. Имитационная модель ППН при активной нагрузке.

Как видно на рис. 3, пульсация сум-

марного тока всех трех катушек значи-

тельно снижена по сравнению с пульса-

цией одной катушки (одной фазы), что

значительно облегчает его сглаживание.

При этом снижаются требуемая емкость

и, соответственно, массы и габариты

фильтрующего конденсатора. Таким об-

разом, еще раз подтверждается увеличе-

ние эффективности и массогабаритных

характеристик ППН многофазного типа.

На рис. 4 показаны результаты работы

ППН при активно-индуктивной нагрузке.

Как видно на рис. 4, переходный про-

цесс токов в ключевых элементах почти

не отличается от аналогичной характе-

ристики при активной нагрузке, однако

из-за влияния индуктивности нагрузки

продолжительность увеличения тока

нагрузки до номинального значения за-

метно увеличилась.

Выводы

Применение многофазных ППН

в значительной степени улучшает мас-

согабаритные характеристики с одно-

временным улучшением качеств выход-

ных параметров (снижение пульсации

тока и напряжения).

Рис. 3. Переходные процессы параметров ППН при активной нагрузке.

Продемонстрированы

результа-

ты экспериментальных характеристик

ППН, анализ которых показал повыше-

ние эффективности применения преоб-

разователей с многофазной структурой.

Применение ППН многофазной

структуры в системах преобразования

энергии в современных электропри-

водах, в том числе силовых установках

перспективных транспортных средств

на электрической тяге, способствует по-

вышению эффективности этих систем.

Литература

1. Ютт, В.Е. Применение преобразователей

постоянного напряжения в составе энергети-

ческой установки электрического транспорт-

Рис. 4. Переходные процессы параметров ППН при активно-индуктивной нагрузке.

ного средства / В.Е. Ютт, В.В. Лохнин, К.М. Си-

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

доров, К.Х. Гулямов // Вестник МАДИ. - 2015. -

докторскую диссертацию по теме «Диагно-

Jutt Vladimir

№ 4. - С. 34-40.

стика электрооборудования автомобилей».

Was born in 1940. In 1962 he graduated from The

2. Ютт, В.Е. Электрооборудование ав-

Имеет ученое звание профессора. Опыт

Moscow Automotive Institute by specialty «Me-

томобилей: учебное пособие / В.Е. Ютт. -

работы - 51 год. В настоящее время работа-

chanical engineer». In 1967 has protected Ph. D.

М.: Горячая Линия - Телеком, 2006. -

ет заведующим кафедрой «Электротехника

thesis by the theme «Electro starting systems»,

440 с.

и электрооборудование» Московского ав-

in 1980 the thesis for a Doctor’s degree by the

3. Константинов, В.Г. Многофазные

томобильно-дорожного государственного

theme «Car’s electric equipment diagnostics». He

преобразователи на транзисторах

технического университета

(МАДИ). Имеет

has academic status of professor. Operational ex-

В.Г. Константинов. - М.: Энергия, 1972. -

более 200 научных трудов, патентов. Заслу-

perience of 51 years. Now Vladimir works as head

96 с.

женный деятель науки и техники РФ, Почет-

of sub-faculty of «Electrical engineer and electric

4. Букреев, С.С. Силовые электрон-

ный работник высшей школы, награжден дву-

equipment» in Moscow Automobile and Road

ные устройства. Введение в автоматизи-

мя медалями.

Construction State Technical University (MADI).

рованное проектирование. / С.С. Букре-

He has more than 200 names of proceedings, pat-

ев. - М.: Радио и связь, 1982. - 256 с.

Голубчик Тимофей Владимирович

ents. Honored worker of science and engineering

5. Конев, Ю.И. Электронная техника

Родился в 1984 году. В 2006 году окончил Мо-

of Russian Federation, the Honorable worker of

в автоматике / под ред. Ю.И. Конева. - М.:

сковский автомобильно-дорожный институт

Higher school, conferred by two medals.

Советское радио - № 7. 1975. - 160 с.

МАДИ по специальности «Электрооборудо-

6. A. Shrud et al. Analysis and simula-

вание автомобилей и тракторов». Кандидат

Golubchik Timofey

tion of automotive interleaved buck con-

технических наук, в 2009 году защитил дис-

Was born in 1984. In 2006 he graduated from

verter / A. Shrud et al. // Engineering and

сертацию по теме «Выбор параметров ком-

Moscow Motor-road Institute MADI, speciality

Technology. - 2010. - № 3. - P. 392-399.

бинированной энергетической установки ав-

is «Car and tractor electric equipment». He is a

7. Alargt, F.S. Analysis and simula-

томобилей с применением математического

candidate of technical science, in 2009 he de-

tion of interleaved boost converter for

моделирования». Имеет 11-летний опыт ра-

fended a thesis, the theme is «Parameter choice

automotive applications

/ F.S. Alargt,

боты. В настоящее время работает доцентом

of car combined power generating system with

A.S. Ashur // in Proc. the 1st International

на кафедре «Электротехника и электрообо-

the use of mathematical modelling». Work ex-

Conference on Electrical and Computer

рудование» МАДИ. Имеет 26 печатных работ,

perience is 11 years. At present he is an asso-

Engineering. - 2013. - № 11. - P. 76-82.

в том числе 1 патент.

ciate professor in the «Electrical engineering

8. Jih-Sheng Lai. Energy management

and equipment» department of МАDI. He has

power converters in hybrid electric and

Гулямов Камол Хикматович

26 printed works, including 1 patent.

fuel cell vehicles / L. Jih-Sheng, J. N Doug-

Родился в 1989 году. В 2012 году окончил Тад-

las // Proc. IEEE, - 2007. - № 4. - P. 766-777.

жикский технический университет им. акаде-

Gulyamov Kamol

мика М.С. Осими по специальности «Электро-

He was born in 1989. In 2012 he graduated from

Ютт Владимир Евсеевич

привод и автоматика промышленных уста-

Tadjik Technical University majoring in «Electric

Родился в 1940 году. В 1962 году окончил Мо-

новок и технологических комплексов». Опыт

drive and automation of industrial machines

сковский автомеханический институт по спе-

работы - 2 года. В настоящее время учится

and technological complexes». He has 2 years of

циальности «Инженер-механик». В 1967 году

в аспирантуре Московского автомобильно-

work experience. At present he studies in gradu-

защитил кандидатскую диссертацию по теме

дорожного государственного технического

ate school of Moscow Automobile and Road

«Электропусковые системы», в 1980 году -

университета (МАДИ).

Construction State Technical University.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

К практическому применению

управляемого компенсатора жесткости

на неодимовых магнитах

// To practical application of controlled compensator stiffness neodymium magnets //

Панченко Ю.В.,

вать питание электромагнитов, а сле-

НПО ПАО «ЭЛСИБ», г. Новосибирск

довательно, и изменять усилие, вызван-

ное их взаимодействием. В компенса-

Курбатов В.С.,

торе жесткости на неодимовых магни-

ФГУП ПО «СЕВЕР», г. Новосибирск

тах реализация системы перестройки

Макаров С.В.,

затруднена, так как нет возможности

Новосибирский государственный технический университет,

изменить характеристики магнитов.

г. Новосибирск

Необходимо выделить наиболее подхо-

В данной статье выведен закон, необхо-

In this article discusses one of the options

дящий способ регулировки жесткости

димый для системы перестройки нео

of restructuring of the system for the com-

компенсатора.

димового компенсатора жесткости,

pensator stiffness permanent magnets, that

В данной статье предлагается ис-

а именно - зависимость тяговой силы

is changing the axial distance between the

пользовать систему перестройки ком-

от осевого расстояния между магнита-

magnets. During operation was obtained

пенсатора жесткости, реализованного

ми якоря и дисков. В ходе работы полу-

and shows the thrust developed by the mag-

на неодимовых магнитах с использова-

чена и представлена зависимость раз-

nitude of the armature relative to the base

нием поворотного якоря с магнитами.

виваемого тягового усилия от величи-

angle compensator stiffness.

Суть этого способа состоит в том, что

ны угла поворота якоря относительно

Keywords: vibration, neodymium magnet,

датчик относительного положения за-

основания в компенсаторе жесткости.

vibration protection, stiffness compensator

щищаемого и вибрирующего объекта

Ключевые слова: вибрация, неодимовый

adjustment system.

передает сигнал устройству, приво-

магнит, виброизоляция, компенсатор

дящему во вращение шток с якорем.

жесткости, система перестройки.

Якорь с установленными магнитами,

В последнее время человеку все

сти позволяет существенно повысить

вращаясь, меняет осевое расстояние

чаще приходится сталкиваться с про-

эффективность устройства подвески

между центрами магнитов, из-за чего

блемой шумов и вибрации. Растущее

[1, 2]. Компенсатор жесткости обладает

изменяется сила взаимодействия меж-

число транспорта, а также развитие

тяговой характеристикой, имеющей от-

ду магнитами якоря и основания ком-

промышленности побуждают рассма-

рицательную жесткость, но по абсолют-

пенсатора жесткости.

тривать проблему вибрации как одну

ной величине равной характеристике

В данной работе рассмотрена зави-

из актуальных в наши дни. Воздействия

упругого элемента, также входящего

симость тягового усилия, развиваемого

шумов и вибрации, создаваемых раз-

в виброизолирующую подвеску.

в компенсаторе жесткости, в зависимо-

личным оборудованием, как правило,

В [3, 4] предложено устройство ви-

сти от угла поворота якоря. Исходя из

негативно сказываются не только на

броизолятора, снабженного компенса-

уравнения, представленного в работе

окружающей среде, но и на здоровье

тором жесткости на основе электромаг-

[6], силу взаимодействия между магни-

людей, работающих на этом оборудова-

нитов. В [5] с целью уменьшения габари-

тами при их сдвиге можно определить

нии. Однако не только исходя из сани-

тов устройства авторами предложено

из следующей зависимости:

тарных и экологических норм следует

заменить электромагнитные катушки

∑

сводить уровни механических колеба-

на неодимовые магниты. Необходимым

ний к минимуму.

условием абсолютной виброизоляции

Наиболее перспективным средством

является система перестройки, позволя-

(1)

борьбы с вибрацией является установка

ющая подстраивать компенсатор жест-

виброизоляторов, то есть подрессори-

кости под внешнее воздействие таким

Зависимость (1) показывает зависи-

вание виброактивного оборудования.

образом, чтобы обеспечить полную ви-

мость тягового усилия от осевого рас-

Данный метод позволяет существенно

броизоляцию при различных внешних

стояния между двумя магнитами.

снизить уровень вибрации. Однако ви-

воздействиях.

В конструкции компенсатора жест-

броизоляторы малоэффективны при

Стоит отметить, что система пере-

кости предполагается использование

низкочастотных колебаниях, что гово-

стройки компенсатора жесткости,

трех встречно направленных магнитов,

рит о несовершенстве их конструкции.

основа работы которого строится на

расположенных полюсами таким обра-

Использование в конструкции ви-

электромагнитах, проста в реализации,

зом, чтобы притягиваться друг к другу

броизолятора компенсатора жестко-

так как имеется возможность регулиро-

(рис. 1а).

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Зависимость силы возникающей

магнитов друг на друга, и поэтому их

расположены между магнитами осно-

в компенсаторе жесткости при сдвиге

влиянием можно пренебречь. Как мож-

вания компенсатора жесткости. Таким

магнитов:

но заметить на рис. 1б, на магнит якоря

образом, можно сделать вывод, что

при некотором угле поворота α самое

минимальное усилие между магнита-

∑

сильное влияние оказывают два сосед-

ми практически в два раза меньше, чем

них магнита основания 1 и 2, между ко-

максимальное развиваемое усилие.

торыми он в данный момент находится.

Исходя из результатов данной зави-

Таким образом, необходимо учесть это

симости установлено, что при измене-

(2)

влияние на якорь.

нии угла поворота якоря можно менять

Исходя из условия, что магниты,

тяговое усилие, а следовательно, и на-

где r

- расстояние между центрами

уложенные в якорь и основание, име-

клон тяговой характеристики компенса-

магнитов; В₀

- остаточная магнитная

ют одинаковые характеристики, можно

тора жесткости. Это позволит виброизо-

индукция магнита; R - радиус магнита;

описать силу, с которой они воздейству-

лирующей системе подстраиваться под

h - высота неодимового магнита; x - ве-

ют на магнит якоря.

уровень колебаний и тем самым эффек-

личина зазора между магнитами якоря

Зависимость тягового усилия между

тивно их изолировать. В дальнейших

и основания.

магнитами от угла сдвига якоря:

исследованиях предложенная система

Выраженная таким образом опти-

перестройки может быть реализована

мальная зависимость представляет со-

в конструкции виброизолятора.

бой сумму двойного ряда [7], то есть

Данная разработка выполнена при

суммы множества чисел, элементам ко-

поддержке Гранта РФФИ «Эврика! Идея»

торого приписаны целые положитель-

2016 года № 16-32-80134 и Плана страте-

ные индексы i и j.

гического развития НГТУ С-5.

На рис. 1 видно, что уложенные в ос-

новании компенсатора жесткости маг-

Литература

ниты 1 и 2 взаимодействуют с подвиж-

1. Зуев, А.А. Проблемы виброизоляции

(4)

ным якорем устройства через магнит 3.

[Текст]

/ А.А. Зуев, А.К. Зуев, В.А. Четвер-

Таким образом, исходя из треугольника

кин // Проблемы виброизоляции на судах:

ABC, можно установить зависимость

Согласно формуле (4) построена за-

сб. научн. тр. / Новосибирская государствен-

расстояния между магнитами от угла по-

висимость тягового усилия действующе-

ная академия водного транспорта. - Новоси-

ворота якоря устройства.

го на магнит якоря от угла сдвига (рис. 2).

бирск, 2003. - С. 43-55.

Расстояние между магнитами имеет

Как видно из рис. 2, максимальным

2. Зуев, А.К. Вибрации машин и пути их вибро-

зависимость от угла поворота якоря со-

значением угла является угол между

изоляции [Текст] / А.К. Зуев // Вопросы вибро-

гласно теореме косинусов:

двумя магнитами в основании компен-

изоляции судовых механизмов и машин: сб.

сатора жесткости 60°. Максимальными

научн. тр. / Новосибирский институт инже-

(3)

значениями усилия взаимодействия

неров водного транспорта. - Новосибирск,

где R_у

- радиус установки магнитов

якоря и основания компенсатора жест-

1983. - С. 6-18.

в якорь.

кости являются углы 0° и 60°, в которых

3. Гурова, Е.Г. Виброизолирующая подвеска

Стоит отметить, что на магниты якоря

магниты якоря и основания расположе-

судовой энергетической установки с нели-

оказывают влияние все магниты устрой-

ны непосредственно на одной оси. Так-

нейным электромагнитным компенсатором

ства. Однако конструкция виброизоля-

же из данного графика видно, что мини-

жесткости [Текст]: автореферат дисс. канд.

тора выполнена таким образом, чтобы

мальное усилие развивается магнитами

техн. наук / Гурова Елена Геннадьевна. - Но-

свести к минимуму влияние соседних

в том положении, когда магниты якоря

восибирск, 2008. - 23 с.

Рис. 1. Схематичное расположение магнитов в компенсаторе жесткости:

Рис. 2. Характеристика зависимости силы

а) расположение магнитов якоря и основания компенсатора жесткости;

от угла поворота якоря.

б) расположение магнитов при виде сверху.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

4. Гурова, Е.Г. Виброизолирующие подвески

Панченко Юрий Вадимович

ческих комплексов (ЭТК) Новосибирского го-

транспортных энергетических установок

Родился в 1994 году. В 2016 году окончил

сударственного технического университета.

с нелинейными электромагнитными компен-

ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный

саторами жесткости: проектирование и рас-

технический университет» по специально-

Panchenko Yuri

чет: монография / Е.Г. Гурова. - Новосибирск:

сти «Электроэнергетика и электротехника».

He was born in 1994. In 2016 he graduated from

Изд-во НГТУ, 2012. - 156 с.

В настоящее время работает инженером-

Novosibirsk State Technical University majoring

5. Гурова, Е.Г. К применению неодимовых

конструктором в НПО ПАО «ЭЛСИБ». Имеет

in «Electric industry and electric engineering».

магнитов в виброизолирующих устройствах

2 научные статьи.

At present he works as engineering designer at

на транспорте [Текст] / Е.Г. Гурова, О.Н. Бон-

ELSIB Company. He has 2 scientific articles.

даренко, С.С. Бакин, Д.Е. Батурин, А.О. Колин-

Курбатов Владимир Сергеевич

ченко, А.А. Сергеев // Научное сообщество

Родился в 1984 году. В 2006 году окончил

Kurbatov Vladimir

студентов XXI столетия: технические науки:

Новосибирскую государственную академию

He was born in 1984. In 2006 he graduated from

сб. научн. тр. - Новосибирск, 2012. - № 5. -

водного транспорта по специальности «Экс-

Novosibirsk State University of Water Transport

С. 178-183.

плуатация судов и судового оборудования».

majoring in «Ships and marine equipment opera-

6. Vokoun, David. Magnetostatic interactions

Опыт работы - 10 лет. В настоящее время ра-

tion». At present he works as head department of

and forces between cylindrical permanent mag-

ботает начальником бюро конструкторского

design bureau of «SEVER» Manufacturing group.

nets [Текст] / D. Vokoun, M. Beleggia, L. Heller,

отдела ФГУП ПО «СЕВЕР».

P. Sittner; Journal of magnetism and magnetic

Makarov Stanislav

materials 321 (22): 3758-3763 pages.

Макаров Станислав Владимирович

He was born in 1988. He graduated from Novosi-

7. Воробьев, Н.Н. Теория рядов

[Текст]

Родился в 1988 году. Окончил Новосибирский

birsk State Technical University. He has 4 years of

Н.Н. Воробьев. - М.: Наука, Главная редакция

государственный технический университет.

work experience. At present he works as teach-

физико-математической литературы, 1979. -

Опыт работы - 4 года. В настоящее время ра-

ing assistant of Electrical systems department of

408 с.

ботает ассистентом кафедры электротехни-

Novosibirsk State Technical University.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Трехфазный трансформатор

со стабилизирующими свойствами

// The three-phase transformer with stabilizing properties //

Ким К.К., д. т. н., профессор,

со стабилизирующими свойствами. На

Ткачук А.А.,

рис. 1 представлена конструкция данно-

ПГУПС, г. Санкт-Петербург

го трансформатора.

Так как магнитопровод трансформа-

В статье рассматривается новый

The construction of the three-phase

тора симметричен относительно сред-

трехфазный трансформатор со ста-

transformer with stabilizing properties is

него стержня, рассмотрим подробнее

билизирующими свойствами. Новизна

presented. The novelty is the splittance of

строение только одной фазы трансфор-

заключается в расщеплении каждого

each leg in two segments. The stabilizing

матора, выберем фазу «А» (рис. 2).

стержня на два подстержня. Стаби-

properties are caused by the constructive

Магнитная система фазы «А» состоит

лизирующие свойства обусловлены

changes in the magnetic system and the

из ярем 1 и стержня 2 (очерчен штри-

конструктивными изменениями в его

electrical system. We demonstrate the influ-

ховой линией), расщепленного на два

магнитной и электрической системах.

ence of the current of short-circuit turns on

подстержня 3 и 4, выполненных из ших-

Показано влияние тока короткозамкну-

the voltage stabilization. The short-circuit

тованных листов электротехнической

тых витков, навитых на один подстер-

turns are rounded on the a segment of the

стали марки Э100. Подстержни 3 и 4 вы-

жень каждой фазы, на стабилизацию

each phase.

полнены с одинаковыми площадями по-

напряжения.

Keywords: three-phase transformer, primary

перечных сечений. Вторичная обмотка

Ключевые слова: трехфазный транс-

winding, secondary winding, magnetic

состоит из двух последовательно соеди-

форматор, первичная и вторичная

system, reluctance.

ненных секций 5 и 6 с разными числами

обмотки, магнитная система, корот-

козамкнутые витки, магнитное сопро-

витков. На первый подстержень намо-

тивление.

тана первая секция, на второй подстер-

жень - вторая секция вторичной обмот-

Одной из серьезных проблем, возни-

высокоскоростных линий железнодо-

ки. Поверх секций вторичной обмотки

кающих на тяговых подстанциях посто-

рожного транспорта.

располагается первичная обмотка

янного тока, является снижение уровня

Вопрос стабилизации напряжения

Кроме того, на первый подстержень

выпрямленного напряжения U_d ниже

на тяговой подстанции постоянного

в верхней его части намотаны коротко-

номинальных 3300 В при движении тя-

тока приобретает особое звучание в ус-

замкнутые витки 8. Первичные фазные

желовесных или высокоскоростных

ловиях увеличенного грузопотока, а так-

обмотки соединены по схеме «Звезда»,

электроподвижных составов, когда по-

же высокой стоимости управляемых по-

а вторичные - по схеме «Треугольник».

требляемый выпрямленный ток I_d пре-

лупроводниковых устройств.

Принцип стабилизирующего действия

вышает на 25-50% свое номинальное

Авторами предлагается использо-

трансформатора основан на зависимости

значение.

вать новый трехфазный трансформатор

от нагрузки размагничивающего действия

Существующие способы и системы,

выполненные на базе управляемых

полупроводниковых приборов и обе-

спечивающие компенсацию снижения

напряжения U_d тяговой подстанции,

способны обеспечить требуемую ком-

пенсацию напряжения на тяговой под-

станции, но такие системы отличаются

невысоким показателем надежности,

что может привести к отказу всей систе-

мы тягового электроснабжения.

Устройства стабилизации напряже-

ния, выполненные на базе реакторов,

подмагничиваемых постоянным током,

отличаются невысоким показателем ста-

билизации напряжения, что приводит

Рис. 1. Трехфазный трансформатор со

Рис. 2. Расщепленный стержень и обмотки

к снижению пропускной способности

стабилизирующими свойствами.

фазы «А».

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

где ρ._Z - полное удельное магнитное со-

противление; ρ_R - активное удельное

магнитное сопротивление; ρ_X - реактив-

ное удельное магнитное сопротивле-

ние; l_C - длина сердечника; S_C - площадь

поперечного сечения сердечника.

Поскольку зависимости ρ_R(B) и ρ_X(B)

нелинейны (В - магнитная индукция),

система уравнений (1) решалась чис-

ленным методом, в качестве которого

был выбран метод конечных элементов,

реализованный на базе пакета програм-

мы ELCUT. При этом рассматривалась ½

всей конструкции трехфазного транс-

форматора.

Расчет выполнялся для трансфор-

матора с параметрами, приведенными

в таблице 1.

В ходе расчета магнитного поля

трансформатора в режиме холостого

Рис. 3. Эквивалентная схема магнитной цепи трехфазного трансформатора без учета

хода получена картина поля (рис. 4), из

потоков рассеяния.

короткозамкнутых витков, в результате

= 0,

которого появляется различие в величи-

нах магнитных потоков, замыкающихся

−

1 +

2 = 0,

по подстержням, имеющих короткозам-

кнутые витки и не имеющих таковых.

−

b1 +

b2 = 0,

На рис. 3 показана эквивалентная

−

C + c1 +

c2 = 0,

схема магнитной цепи трансформатора

(1)

со стабилизирующими свойствами (без

−

a1 ZMa1 + a2 ZMa2 = −

a1 +

a2 +

ak,

учета потоков рассеяния).

Здесь Ф

, Ф, Ф

- магнитные потоки

b1 ZMb1 − ˙a2 ZMa2 − 2˙A ZMAB =

B −

b1 −

bk +

a2 −

стержней фаз «А», «В», «С»;

b2 ZMb2 − ˙b1 ZMb1 = −

b2 +

b1 + F˙bk,

Ф.

, Ф

c1 - магнитные потоки пер-

вых подстержней фаз «А», «В», «С»;

c2 ZMc2 − ˙b2 ZMb2 + 2˙C ZMBC =

C −

c2 +

b2 −

B ,

Ф.

, Ф

c2 - магнитные потоки вто-

−

c1 ZMc1 + ˙c2 ZMc2 =

c2 −

c1 −

ck.

рых подстержней фаз «А», «В», «С»;

ZMa1, ZMb1, ZMc1 - полные магнитные

которой видно, что вторые подстержни

˙Z lC

Z_M=

(2)

сопротивления первых подстержней

намагничены одинаково до значения

S_C

фаз «А», «В», «С»;

1,55 Тл, которое укладывается в норма-

ZMa2, ZMb2, ZMc2 - полные магнитные

тивы для стали марки Э100. Рассмотрим

ρ._Z = ρ_R + j p_X,

(3)

сопротивления вторых подстержней

подробнее фазу «А» (рис. 5).

фаз «А», «В», «С»;

Таблица 1. Параметры трансформатора.

F._А,

, F

- магнитодвижущие силы

первичных обмоток фаз «А», «В», «С»;

Параметр трансформатора

Значение

F._a

, F

- магнитодвижущие силы

первых секций вторичных обмоток фаз

Мощность трансформатора

11466 кВА

«А», «В», «С»;

Напряжение первичной обмотки

35 кВ

F._a

, F

- магнитодвижущие силы

Напряжение вторичной обмотки

вторых секций вторичных обмоток фаз

(соответствует выпрямленному напряжению тяговой

2730 В

подстанции, равному 3685,5 В)

«А», «В», «С»;

Число витков первичной обмотки

336

F._a

, F

ck - магнитодвижущие силы

Число витков первой секции вторичной обмотки

короткозамкнутых витков фаз «А», «В»,

«С».

Число витков второй секции вторичной обмотки

Для первых гармоник составим по

Число короткозамкнутых витков

законам Кирхгофа для магнитной цепи

Толщина подстержня

0,6 м

следующую систему комплексных уравне-

Ширина участка подстержня

0,6 м

ний - формула (1).

Высота участка подстержня

1,38 м

Полное магнитное сопротивление

Сталь шихтованная, марка Э100

Материала сердечника

подстержня - формулы (2) и (3).

(электротехническая, сернистая)

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

Рис. 4. Картина магнитного поля трехфазного трансформатора

в режиме холостого хода.

Рис. 5. Картина магнитного поля фазы «А» в режиме

холостого хода трансформатора.

Рис. 6. Картина магнитного поля фазы «А» трехфазного транс-

форматора в номинальном режиме его работы.

Как видно из рис. 5, первый подстер-

Установлено, что скорость измене-

Согласно рис. 8 на первом поддиа-

жень намагничен только до значения

ния намагничивания материала участ-

пазоне напряжение вторичной обмотки

0,15 Тл, такое возможно лишь с исполь-

ков магнитопровода трансформатора

снижается незначительно - с 2679 В до

зованием короткозамкнутых витков.

(рис. 7) влияет на его внешнюю характе-

2674 В.

Как показал расчет магнитного поля

ристику (рис. 8).

На втором поддиапазоне (ток увели-

трансформатора, и в номинальном ре-

Весь диапазон изменения тока вто-

чивается с 500 А до 1400 А) относитель-

жиме (рис. 6) материал первого под-

ричной обмотки можно разделить на

ная магнитная проницаемость матери-

стержня намагничивается незначитель-

три поддиапазона. На первом диапазо-

ала первого подстержня (рис. 7) про-

но, максимальное значение индукции

не, на котором ток вторичной обмотки

должает возрастать с 1860 до 2500, а от-

составляет 1 Тл, что в 1,55 раза ниже

возрастает с 8 А до 500 А (рис. 7, кри-

носительная магнитная проницаемость

нормативного значения. Материал вто-

вая 1), относительная магнитная про-

материала второго подстержня убывает

рого подстержня намагничен до степе-

ницаемость материала первого под-

с меньшей скоростью, чем на первом

ни, при которой максимальное значе-

стержня возрастает с 1740 до 1860, а от-

поддиапазоне. Напряжение вторичной

ние индукции превышает нормативное

носительная магнитная проницаемость

обмотки при этом возрастает с 2674 В до

в 1,2 раза.

материала второго подстержня (рис. 7,

2732 В (рис. 8).

При исследовании распределения

кривая 2) убывает от 1698 до 800. Ско-

На третьем поддиапазоне (ток уве-

магнитных потоков между подстержня-

рость изменения относительной маг-

личивается с 1400 А до 2086 А) отно-

ми фаз были получены зависимости, по-

нитной проницаемости для кривой 2

сительная магнитная проницаемость

казанные на рис. 7 и рис. 8.

больше, чем для 1.

материала первого подстержня убыва-

Рис. 8. Зависимость фазного напряжения вторичной обмотки от

тока вторичной обмотки.

Рис. 7. Зависимость относительной магнитной проницаемости

материала подстержней от величины тока вторичной

обмотки: кривая 1 - для первого подстержня,

кривая 2 - для второго подстержня.

Электроснабжение

и электрооборудование

№ 5 2016

ет с большей скоростью по сравнению

женных участков железнодорожных

сверхпроводимости и магнитного подвеса».

с убыванием относительной магнитной

магистралей.

В настоящее время заведует кафедрой «Тео-

проницаемости материала второго под-

ретические основы электротехники» ПГУПС.

стержня (рис. 7), при этом напряжение

Выводы

Имеет 480 печатных научных трудов, в том

вторичной обмотки уменьшается до

1. Использование

расщепления

числе 200 патентов.

значения 2712 В. При значениях тока

стержней магнитопровода трансфор-

вторичной обмотки ~ 2000 А наступает

матора позволяет придать последнему

Ткачук Антон Андреевич

критический режим, когда магнитная

стабилизирующие свойства.

Родился в 1991 году. В 2013 году окончил Пе-

проницаемость материала второго под-

2. Использование короткозамкну-

тербургский государственный университет

стержня стремится к 0, а напряжение

тых витков позволяет сохранить эффект

путей сообщения Императора Александра I

вторичной обмотки уменьшается на

стабилизации напряжения вторичной

по специальности

«Инженер-электромеха-

0,7% от своего номинального значения.

обмотки при критических токовых пере-

ник». Аспирант кафедры «Теоретические ос-

Это приводит к тому, что трехфазный

грузках.

новы электротехники» Петербургского госу-

трансформатор теряет все свои стаби-

3. Поскольку в конструктивной схе-

дарственного университета путей сообщения

лизирующие свойства и ведет себя как

ме трансформатора отсутствуют устрой-

Императора Александра I. Имеет 10 печатных

обычный силовой трансформатор с под-

ства, питаемые от постоянного тока, дан-

трудов, в том числе 2 патента.

стержнями, материал которых находит-

ный трансформатор со стабилизирую-

ся в состоянии насыщения. Поэтому для

щими свойствами может использоваться

Kim Konstantin

получения стабилизирующего действия

также на дорогах переменного тока.

Was born in 1958. He graduated from Leningrad

трансформатора в условиях больших то-

Polytechnic Institute with specialization in «Engi-

ков вторичных обмоток рекомендуется

Литература

neering electrophysics». Doctor of engineering,

использовать подстержни с большими

1. Пат. 146074, Российская Федерация, МПК

professor. In 1998 he defended his doctoral disser-

площадями поперечных сечений, а так-

H01F30/12. Трансформаторный агрегат для

tation on the topic «The electrodynamics of elec-

же увеличивать число короткозамкну-

электрифицированных железных дорог

trical propulsion systems using superconductivity

тых витков для того, чтобы материал

переменного тока / Ким К.К., Титова Т.С., Тка-

and magnetic suspension». Currently he works as

первых подстержней не был в состоя-

чук А.А.; заявитель и патентообладатель - Пе-

head of the department «Theoretical foundations

нии насыщения.

тербургский государственный университет

of electrical engineering» at PGUPS. He is an au-

Следует заметить, что выпрямлен-

путей сообщения. - № 2014117369/07; заявл.

thor of 480 publications, including 200 patents.

ному току тяговой подстанции (току на-

29.04.2014; опубл. 27.09.2014. Бюл. № 27. 4 с.

грузки), равному 3142,25 А, соответству-

Tkachuk Anton

ет ток вторичной обмотки трансформа-

Ким Константин Константинович

Was born in 1991. In 2013 he graduated Em-

тора, составляющий 1480 А. Таким обра-

Родился в 1958 году. В 1980 году окончил

peror Alexander I St. Petersburg State Transport

зом, рассматриваемый трансформатор

Ленинградский политехнический инсти-

University majoring in «Electrical engineer». He

со стабилизирующими свойствами спо-

тут

(ЛПИ) по специальности «Инженерная

is postgraduate student of the Theoretical Foun-

собен выдерживать реальные токовые

электрофизика». Доктор технических наук,

dations of Electrical Engineering department of

перегрузки и пригоден для установки

профессор. В 1998 году защитил докторскую

Emperor Alexander I St. Petersburg State Trans-

на тяговых подстанциях постоянного

диссертацию на тему «Электродинамика си-

port University. He has 10 published papers, in-

тока высокоскоростных и грузонапря-

стем электродвижения с использованием

cluding 2 patents.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

Методика диагностирования

электромеханического усилителя

рулевого управления

безредукторного типа

// Methods of diagnosis of the steering control type gearless electromechanical amplifier //

Денисов И.В., к. т. н.,

нического состояния узла по показателю

Смирнов А.А.,

работоспособности. Для осуществления

ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет

разработанного комплекса действий

имени А.Г. и Н.Г. Столетовых», г. Владимир

требуется использование стандартных

диагностических приборов: сканер-те-

В статье предложена методика диагно-

The paper proposes a method of diagnos-

стера, люфтомер-динамометра, мульти-

стирования электромеханического уси-

ing the type of steering control gearless

метра и амперметра.

лителя рулевого управления безредук-

electromechanical amplifier, wherein the

Методика предполагает измерения

торного типа, отличающаяся возмож-

possibility of control and diagnostic ac-

следующих параметров: угла поворота

ностью проведения контрольно-диа-

tions in two stages: directly on the car and

рулевого колеса; момента, приклады-

гностических воздействий в два этапа:

on the bench. The algorithm reflects the

ваемого к нему при работающем и не-

непосредственно на автомобиле и на

sequence of operations and their essence

работающем ЭМУ РУ (при включенном

стенде. Разработанный алгоритм от-

to implement the task of establishing

и выключенном зажигании); величины

ражает последовательность операций

the technical state of mechatronic unit.

силы тока при воздействии на органы

и их сущность для реализации задачи по

A comprehensive performance indicator

управления АТС. Амперметр предлага-

установлению технического состояния

for assessing the suitability for use of the

ется включать в разрыв цепи предохра-

мехатронного узла. Предложен ком-

amplifier.

нителя. Люфтомер-динамометр исполь-

плексный показатель работоспособ-

Keywords: electromechanical power steer-

ности для оценки степени пригодности

ing, the diagnosis algorithm, complex index

зуется для фиксации момента и угла

усилителя к эксплуатации.

of efficiency.

поворота рулевого колеса. Мультиметр

Ключевые слова: электромеханический

необходим для проверки качества мас-

усилитель рулевого управления, алго-

сировки цепи питания ЭМУ РУ.

ритм диагностирования, комплексный

Алгоритм, разработанный авторами

показатель работоспособности.

статьи, показан на рис. 1.

Рассмотрим более подробно ос-

Широкое распространение электро-

и его элементов, а следовательно, про-

новные этапы диагностирования узла.

механических усилителей рулевого

гнозировать отказ системы. Вместе с тем

Первый этап предполагает постановку

управления в конструкции автотран-

многие отечественные и зарубежные

автомобиля на пост диагностирования

спортных средств

(АТС) потребовало

ученые предлагают различные методи-

СТОА (блоки 1-3), подключение диагно-

разработки и уточнения нормативов

ки диагностирования ЭМУ РУ c исполь-

стического сканера и установление свя-

их технического обслуживания в экс-

зованием преимущественно стендовых

зи с электронным блоком управления

плуатации. Следует отметить, что диа-

испытаний. Для их реализации требу-

ЭМУ РУ (блоки 4-7).

гностирование рассматриваемого узла

ются демонтаж и последующий монтаж

В случае, когда связь не установле-

является важной процедурой по уста-

узла на автомобиль и нестандартное ди-

на, выполняются мероприятия блоков

новлению его технического состояния

агностическое оборудование. Это суще-

26-41 по проверке работоспособности

и формированию стратегии технических

ственно увеличивает трудозатраты диа-

бортового компьютера, напряжения пи-

воздействий с целью обеспечения без-

гностических воздействий и к тому же

тания, качества массировки и наличия

отказности.

не позволяет их реализовать в условиях

обрыва электрических цепей. Указан-

Производитель АТС предусматрива-

СТОА ввиду отсутствия специальных

ные действия позволяют восстановить

ет диагностирование электромеханиче-

приборов. Поэтому задача по разработ-

связь сканер-тестера с блоком управ-

ского усилителя рулевого управления

ке методики диагностирования ЭМУ РУ

ления (БУ) ЭМУ РУ, а в случае отсутствия

(ЭМУ РУ) с помощью сканер-тестера

без его демонтажа с АТС является акту-

результата БУ признается неисправным

ДСТ-14М в соответствии с разработан-

альной.

(блок 42).

ным им алгоритмом, сущность которого

В настоящей работе предлагается

Когда связь установлена, приступа-

заключается в определении кодов оши-

методика экспресс-диагностирования

ют к проверке наличия диагностиче-

бок, возникающих в процессе эксплуата-

электромеханического усилителя руле-

ской информации в памяти БУ (блоки

ции. Недостатком данного метода явля-

вого управления, включающая опера-

8-12), которую уточняют (блоки 13-18,

ется то, что он не позволяет отслеживать

ции установления стандартных кодов

21-25) в случае повторного появления.

изменение технического состояния узла

ошибок и отслеживание изменения тех-

В зависимости от кода ошибки (блоки 14

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

и 15) принимают решение о замене ЭМУ

В работе [1] предлагается оценка

вого управления автомобиля категории М1 /

РУ. Чтобы исключить случайность по-

технического состояния ЭМУ РУ по вели-

И.В. Денисов, Р.В. Нуждин, А.А. Смирнов // Ак-

явления диагностической информации

чине критерия работоспособности (КР),

туальные проблемы эксплуатации автотран-

в памяти БУ, предполагаются удаление

который определяют по формуле

спортных средств: материалы XVI Между-

ошибок (блок 43) и проведение дорож-

народной научно-практической конферен-

ных испытаний на территории СТОА

ции. - Владимир: Изд-во ВлГУ, 2014. - С. 62-66.

(блоки 44-50). По окончании дорожных

где М_вых - момент силы, развиваемый

ISBN 978-5-9984-0549-5.

испытаний автомобиль вновь возвраща-

усилителем; η - коэффициент полезного

ется в зону диагностирования СТОА.

действия; М_вх - момент, прикладывае-

Денисов Илья Владимирович

В случае отсутствия кодов ошибок

мый к рулевому колесу АТС; I_max - макси-

Родился в 1982 году. В 2004 году окончил ГОУ

в БУ ЭМУ РУ для формирования нако-

мальный ток, потребляемый усилителем.

ВПО «Владимирский государственный уни-

пительной информации о фактическом

Получение параметров для расче-

верситет» по специальности

«Автомобили

техническом состоянии узла, а также его

та КР предполагает демонтаж ЭМУ РУ

и автомобильное хозяйство». Кандидат тех-

изменений в эксплуатации переходят

с автомобиля и проведение стендовых

нических наук. В 2007 году защитил диссер-

к следующему этапу диагностирования.

измерений. В приведенном алгорит-

тацию по теме «Разработка методики управ-

В блоках 51-57 алгоритма содержат-

ме измерение коэффициента усиления

ления техническим состоянием рулевого

ся операции по измерению угла пово-

(блоки 80-81) предлагается путем из-

управления переднеприводных автомобилей

рота РК и момента, прикладываемого

мерения усилия, прикладываемого во-

ВАЗ в условиях эксплуатации». Опыт работы -

к нему при неработающем двигателе

дителем к РК при работающем (М

^ДВС) и

12 лет. В настоящее время работает доцен-

внутреннего сгорания (ДВС). После трех-

неработающем (М_рк) ДВС. Таким обра-

том на кафедре «Автомобильный транспорт»

кратного повторения указанных дей-

зом, расчетная формула (1) будет транс-

ФГБОУ ВО «Владимирский государственный

ствий (блок 58) приступают к фиксации

формирована:

университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых». Ав-

амперметром потребляемого тока при

тор 109 научных публикаций.

отсутствии усилия на рулевом колесе

(блоки 59-60). Если наблюдается превы-

Параметр φ, требует нормирования,

Смирнов Алексей Александрович

шение допустимого значения тока, рав-

которое авторы статьи проводят в на-

Родился в 1989 году. в 2011 году окончил

ного 0,5 А (блок 61), то ЭМУ РУ имеет не-

стоящий момент. Предельное и допусти-

Владимирский государственный универси-

исправности (блок 62), требует демонта-

мое значения КР следует использовать

тет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых по специаль-

жа с АТС и направления на углубленное

для оценки фактического технического

ности «Управление качеством». В 2014 году

диагностирование (блоки 70-75).

состояния усилителя (блоки 82-83), про-

окончил аспирантуру ВлГУ по направлению

Углубленное диагностирование ЭМУ

гнозирования остаточного ресурса узла

«Эксплуатация автомобильного транспорта».

РУ проводят в соответствии с методикой

(блоки 84-85) и корректирования пери-

Имеет 31 научный труд.

работы [2], которая предполагает опре-

одичности технического обслуживания

деление показателей работоспособно-

АТС по условию безотказности (блок 90).

Denisov Ilya

сти при стендовых испытаниях.

После выполнения всех описанных

He was born in 1982. In 2004 he graduated

После фиксации указанных выше па-

процедур мастер-диагност СТОА по-

from Vladimir State University majoring in «Au-

раметров приступают к их измерению

лучит возможность дать заключение

tomobiles and vehicle fleet». He is candidate

при работающем ДВС (блоки 63-68).

о работоспособности ЭМУ РУ и реко-

of technical science. In 2007 he defended the

Особый интерес для диагноста пред-

мендации владельцу АТС по выполняе-

thesis, the topic of thesis is «Methods elabora-

ставляет диагностическая информация

мым техническим воздействиям с целью

tion of management of technical sleering state

о мгновенных значениях угла поворота

обеспечения безотказной эксплуатации

of front drive vehicle VAZ cars in operation». He

РК и момента, прикладываемого к нему,

и максимально полного использования

has 12 years of work experience. At present he

которые получают с помощью сканер-

ресурса.

works as associate professor of the «Automobile

тестера. Эти параметры также фиксиру-

transport» department of Vladimir State Univer-

ют с помощью люфтомер-динамометра

Литература

sity. He has 109 scientific publications.

и после обработки (блоки 76-77) срав-

1. Денисов И.В. Оценка технического состоя-

нивают друг с другом (блок 78). При

ния ЭМУ РУ ВАЗ-21703 с помощью критерия

Smirnov Alexey

обнаружении расхождения, допусти-

работоспособности / И.В. Денисов, А.А. Смир-

He was born in 1989. In 2011 he graduated from

мое значение которого составляет 5%

нов

// Фундаментальные исследования.

Vladimir State University majoring in «Quality

(блок 79), полагают наличие неисправ-

2014. - № 11 (часть 12). - С. 2585-2588.

control». In 2014 he graduated from doctoral

ностей в информационных элементах

2. Денисов И.В. Планирование эксперимента

school of Vladimir State University in «Auto-

ЭМУ РУ или некорректных математиче-

по нормированию критерия работоспособ-

mobile transport operation» focus area. He has

ских операций БУ (блок 89).

ности электромеханического усилителя руле-

31 scientific works.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

Расчет и анализ схемы наблюдателя

скорости двигателя постоянного тока

// The calculation and analysis of the speed of the observer scheme DC motor //

Доманов В.И., к. т. н.,

Считаем, что доступными коорди-

Доманов А.В., к. т. н.,

натами электропривода являются на-

Альтахер Аббас А. Карим,

пряжение якорной цепи U_Я и ток I_Я.

ФГБОУ ВО «УлГТУ», г. Ульяновск

Ток якоря практически контролирует-

ся всегда и используется для защиты

В статье рассмотрена схема наблюда-

Under consideration the scheme of speed

электропривода от перегрузки (токо-

теля скорости двигателя постоянного

observer for the DC motor. Obtained trans-

ограничение) и как дополнительная

тока. Получены передаточные функции

fer functions for the observer errors for a

обратная связь в системе управления

для ошибок наблюдателя по задающему

given exposure and disturbance. The simu-

ДПТ. Структура наблюдателя приве-

воздействию и возмущению. Выполнено

lation accomplished for work of the observer

дена на рис. 1 [2]. Объект (ДПТ) пред-

моделирование работы схемы наблюда-

scheme for the control and disturbance.

ставлен звеньями W₁(p) и W₂(p), кото-

теля при управляющем и возмущающем

Performed analysis of the scheme to the

рые характеризуются передаточными

воздействиях. Проведен анализ схемы

variations of its parts.

функциями:

к вариациям ее звеньев.

Keywords: motor, observer, error, correction

Ключевые слова: двигатель, наблюда-

unit, simulation, variation of parameters,

(p)

;

(p)

(1)

тель, ошибка, корректирующее звено,

sensitivity function.

моделирование, вариации параметров,

где R_Я - сопротивление якорной цепи;

функция чувствительности.

T_Я - постоянная времени; J - момент

Для сложных систем широко ис-

наблюдательных устройств

(НУ). НУ

инерции.

пользуют модальное управление

[1].

представляют собой модель объекта

На звено объекта W₁(p) поступают

В то же время подобные схемы требуют

управления (его часть), которая работа-

два сигнала: напряжение якорной цепи

большого количества датчиков для по-

ет в реальном времени. Особенностью

UЯ и ЭДС EЯ.^{Схема наблюдателя содер-}

строения модального регулятора, что

этой модели является наличие коррек-

жит модель объекта W₁'(p), узел сравне-

существенно увеличивает их сложность.

тирующих связей с реальными доступ-

ния Σ₁ и цепь настройки W₃(p). Параме-

Кроме того, не все переменные состоя-

ными координатами для оперативной

тры звена W₁'(p) выбираются из условия

ния доступны для измерения. Поэтому

настройки его под текущее состояние

W₁'(p) = W₁(p).

(2)

многие координаты определяются кос-

объекта.

венно с помощью специальных схем.

Двигатель постоянного тока (ДПТ)

является одной из наиболее распро-

страненных машин в регулируемом

электроприводе. Это связано с про-

стотой преобразователей и алгорит-

мов управления, линейностью харак-

теристик и др. Для создания системы

регулирования скорости с высокими

техническими показателями (диапазон

регулирования, быстродействие, точ-

ность) необходимо применение раз-

личных датчиков, в частности датчиков

скорости. Это приводит к увеличению

стоимости электропривода и усложне-

нию его конструкции. Известны различ-

ные схемы, позволяющие решать эту

задачу: контроль напряжения якоря U_Я,

схема тахометрического моста и дру-

гие. В настоящее время активно разви-

ваются схемы, построенные на основе

Рис. 1. Структурная схема ДПТ с наблюдателем скорости.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

В соответствии со структурной схе-

мой (рис. 1) можно составить уравнения

и получить передаточные функции:

(p)W

(p)+W

(p)

[

W′(p)−W

(p)

]

(p)

;

WΔωU

(3)

[

1+W

′(p)W

(p)][

1+W

(p)W

(p)]

(p)+W

(p)W

(p)

[

W′(p)−W

(p)

]

WΔωM

(p)

.(4)

+W′(p)W

(p)][

1+W

(p)W

(p)]

В выражениях (3-4) приняты обозна-

чения:

W_ΔωU(p) - передаточная функция по

ошибке наблюдателя при изменении U_Я;

W_ΔωM(p) - передаточная функция по

ошибке наблюдателя при изменении M_C.

При соблюдении условия (2) полу-

чаем:

(p)W

(p)

;

ΔωU

(5)

[

1+W′(p)W

(p)][

1+W

(p)W

(p)]

Рис. 2. Переходный процесс по ошибке.

(p)

. (6)

ΔωM

с настройкой W_ΔωU(p) на технический

- звено W₁(p) оказывает влияние на

[

1+W

′(p)W

(p)][

1+W

(p)W

(p)]

оптимум. Переходный процесс по ошиб-

все чувствительности.

Передаточная функция W₃(p) опре-

ке при управляющем и возмущающем

Таким образом, для стабильной ра-

деляет статические и динамические

воздействиях приведен на рис. 2.

боты наблюдателя скорости необходи-

характеристики переходного процес-

Проведем анализ чувствительности

мо в первую очередь обеспечить посто-

са. Определим условия, при которых

схемы наблюдателя частоты вращения

янство параметров звена W₁(p).

он будет соответствовать настройке на

ДПТ. Это связано с тем, что в процессе

Рассмотрим ошибки передаточных

технический оптимум [3]. Для этого не-

работы параметры объекта могут из-

функций (3, 4) от изменения параметров

обходимо, чтобы знаменатель формулы

меняться

(нагрев обмотки, изменение

ДПТ R_Я и J₁. Изменение сопротивления

(3) представлял выражение

состояния щеточно-коллекторного узла

R_Я может быть учтено с помощью коэф-

и др.). Необходимо оценить влияние этих

фициента α:

T p

(7)

изменений на работу НУ.

W₁'(p) = αW₁(p).

Для того чтобы статическая ошибка

Определим чувствительность пере-

W_ΔωU(p) была равна нулю, принимаем,

даточной функции схемы наблюдате-

Статические ошибки δ определяют-

что W₃(p) - пи-регулятор:

ля к передаточным функциям W₁(p)

ся при условии р→0. В этом случае по-

и W₂(p). Она находится по формуле [4]:

лучаем

K (T p

+1)

(p)

(8)

dW(p)

(p)

−1

T₃p

(17)

(13)

ΔωUR

δΔω

dW_X

(p)

W(p)

Анализ знаменателя выражения (3)

Аналогично можно определить ста-

позволяет получить условие настройки

где W(p) - передаточная функция си-

тические ошибки при изменении мо-

регулятора:

стемы; W_X(p) - передаточная функция

мента инерции J₁. Принимаем, что

звена системы, чувствительность к кото-

W₂'(p) = βW₂(p) и W₁'(p) = W₁(p).

T₃ = T₁.

(9)

рому нужно определить.

При определенных допущениях мож-

В соответствии с формулами (5, 6, 13)

В этом случае

но получить выражение для расчета K₃:

найдем чувствительности:

δΔωUJ = δΔωMJ = 0.

(10)

1−W

(p)W

(p)

−1

S^W

; (14)

Динамические составляющие оши-

WΔωU

[

1+W

(p)W

(p)][

1+W

(p)W

(p)]

Из (10) видно, что для реализации

бок можно проанализировать с по-

настройки на технический оптимум не-

мощью моделирования исследуемой

S^W

;

(15)

обходимо, чтобы параметры неизменяе-

WΔωU

системы. На рис. 3, 4 приведены пере-

1+W

(p)W

(p)

мой части системы (T₁, K₁, K₂) удовлет-

ходные процессы по управляющему

−W

(p)W

(p)

воряли условию

и возмущающему воздействиям при

S^W

(16)

WΔωU

1+W

(p)W

(p)

различных значениях R_Я и J.

2T₁K₁K₂> 1.

(11)

Анализ выражений чувствительно-

Из графиков (рис. 3, 4) видно, что:

В этом случае в формуле T_μ опреде-

стей (14-16) показывает, что:

••

при изменении R_Я появляется ошибка;

ляется выражением

••

при изменении J переходные про-

- на

не оказывает влияния

WΔωU

2_T1K

−1

цессы практически не изменяются;

звено W₃(p);

(12)

••

время переходного процесса по воз-

- на

не оказывает влияния

Была составлена модель электро-

WΔωU

мущению приблизительно в 1,5 раза

звено W₂(p);

двигателя с наблюдателем скорости

больше, чем по управлению.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

Рис. 3. Переходные процессы при изменении R_Я:

Рис. 4. Переходные процессы при изменении момента инерции:

1 - исходная система; 2 - R' = 0.9 R_Я; 3 - R' = 1.1 R_Я.

1 - исходная система; 2 - J' = 0.9 J; 3 - J' = 0.9 J.

Литература

Доманов Андрей Викторович

of calculation and research tracking systems

1. Кузовков Н.Т. Модальное управление и на-

Родился в 1976 году. В 1999 году окончил

with pre-emptive corrective devices for lathes

блюдающие устройства. - М.: Машинострое-

Ульяновский государственный технический

numerically controlled». Ph. D., docent, Head of

ние, 1976. - 214 с.

университет по специальности «Измеритель-

Department «Electric drives and automation of

2. Анучин А.С. Системы управления электро-

но-вычислительные комплексы и системы».

industrial installations» in Ulyanovsk State Tech-

приводов.

- М.: Издательский дом МЭИ,

В 2002 году защитил кандидатскую диссер-

nical University. He has 144 scientific publica-

2015. - 373 с.

тацию по теме «Разработка и исследование

tions, author of 16 inventions.

3. Справочник по автоматизированному элек-

электроусилителя рулевого управления лег-

троприводу / под ред. В.А. Елисеева и А.В. Ши-

ковых автомобилей на основе бесконтактных

Domanov Andrey

нянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

двигателей». Кандидат технических наук, до-

Was born in 1976. In 1999 he graduated from

4. Розенвассер Е.Н. Чувствительность систем

цент, директор Экспертно-аналитического

Ulyanovsk State Technical University special-

автоматического управления / Е.Н. Розенвас-

центра НИТИ им. С.П. Капицы УлГУ. Имеет

izing in «The measuring-computing complexes

сер, Р.М. Юсупов. - Л.: Энергия, 1969. - 208 с.

107 научных трудов, автор 11 изобретений.

and systems». In 2002 has protected Ph. D. thesis

by the theme «Development and investigation

Доманов Виктор Иванович

Альтахер Аббас А. Карим

of electrical power steering of passenger cars

Родился в 1950 году. В 1972 году окончил

Родился в 1971 году. В 2006 году окончил

on the basis of contactless engines». Ph. D., do-

Ульяновский политехнический институт по

Технологический институт в городе Багдаде

cent, Director of Expert-analytical center SRTI of

специальности

«Авиаприборостроение».

(Ирак). Аспирант кафедры «Электропривод

Ulyanovsk State University. He has 107 scientific

В 1980 году защитил кандидатскую диссер-

и автоматизация промышленных установок»

publications, author of 11 inventions.

тацию по теме «Методика расчета и иссле-

энергетического факультета УлГТУ. Имеет пу-

дования следящих систем с устройствами

бликации в области электромеханики.

Altaher Abbas A. Karim

упреждающей коррекции для токарных стан-

Was born in 1971. In 2006 he graduated from In-

ков с ЧПУ». Кандидат технических наук, до-

Domanov Viktor

stitute of Technology in Baghdad (Iraq). Postgrad-

цент, заведующий кафедрой «Электропривод

Was born in 1950. In 1972 he graduated from

uate of the Department «Electric drives and au-

и автоматизация промышленных установок»

Ulyanovsk Polytechnic Institute specializing

tomation of industrial installations» in Ulyanovsk

энергетического факультета УлГТУ. Имеет

in «Aircraft instrumentation». In 1980 has pro-

State Technical University. He has published ar-

144 научных труда, автор 16 изобретений.

tected Ph. D. thesis by the theme «The method

ticles in the field of electrical engineering.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

Определение положений коммутации

вентильно-индукторного двигателя

при регулировании среднего значения

момента в зоне низких скоростей

// Definition of switching position of switched reluctance motors at control

of average torque in the zone of low speeds //

Красовский А.Б., д. т. н., профессор,

[2,

6]. Наиболее заметно пульсации

МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва

мгновенного момента ВИД М_Σ про-

являются в зоне относительно низких

При регулировании среднего значения

At regulation of average torque of switched

скоростей ω. В этой зоне напряжение

момента вентильно-индукторных

reluctance motors torque ripple are most

силового источника питания U_пит обыч-

двигателей пульсации момента наи-

appreciable in a zone of low speeds. In this

но значительно превышает наводимую

более заметны в зоне низких скоростей.

zone phase currents of the motors usually

в фазе ЭДС, и для исключения чрезмер-

В этой зоне фазные токи двигателя

compulsorily limit, therefore at the expense

ного увеличения фазного тока I_ф при-

обычно принудительно ограничивают,

of an available stock on pressure at an ap-

кладываемое к фазе напряжение U_ф

поэтому за счет имеющегося запаса по

propriate choice of positions of switching

принудительно ограничивают. Поэтому

напряжению при надлежащем выборе

of phases it is possible to influence in some

за счет имеющегося запаса по напряже-

положений коммутации фаз можно

limits the form of phase currents and at the

нию при надлежащем выборе угловых

в некоторых пределах влиять на форму

expense of it to achieve decrease in torque

положений ротора при включении Q_вкл

фазных токов и за счет этого доби-

ripple. In this article possibilities of decrease

и отключении фаз Θ_ком можно изменять

ваться снижения пульсаций момента.

in torque ripple are considered at use the

в некоторых пределах форму импульсов

В статье рассмотрены возможности

most widespread a way of restriction of a

фазных тока I_ф и момента M_ф и за счет

снижения пульсаций момента при ис-

phase current. Considering nonlinearity of

пользовании наиболее распространен-

processes in motors are spent with use of

этого добиваться снижения пульсаций

ного способа ограничения фазного тока.

simulation modelling in the environment of

мгновенного момента.

Учитывая нелинейность процессов

MATLAB - Simulink. The short description

Из всех возможных способов огра-

в двигателе, исследования проведены

of features of model is resulted. The best

ничения фазных токов ВИД наиболее

с использованием имитационного мо-

conditions of switching for the fixed values

часто используют импульсное токо

делирования в среде MATLAB - Simulink.

of levels of restriction of the current, defined

ограничение, получившее в литературе

Приведено краткое описание особенно-

of desirable values of the average torque

название current control. Ограничение I_ф

стей модели. Найдены наилучшие ус-

of the motor, and independent change of

на заданном уровне, необходимом для

ловия коммутации для фиксированных

positions of inclusion and switching-off of

создания требуемого среднего значе-

значений уровней ограничения тока,

its phases are found.

ния момента ВИД, обеспечивается рабо-

определяемых из желаемых значений

Keywords: switched reluctance motor, con-

той релейного регулятора с гистерези-

среднего момента двигателя, и при не-

trol of average torque, limit of phase current

сом [7, 8]. Характерная кривая I_ф(Θ), где

зависимом изменении положений вклю-

in in the zone of low speeds, torque ripple,

Θ - текущая угловая координата рото-

чения и отключения его фаз.

simulation, algorithms of control.

ра, при таком регулировании показана

Ключевые слова: вентильно-индуктор-

на рис. 1. Включение фазы происходит

ный двигатель, регулирование среднего

момента, ограничение фазного тока

в зоне низких скоростей, пульсации мо-

мента, имитационное моделирование,

регулирование положений коммутации.

Постановка задачи

В электроприводах электротранс-

миссий транспортных средств и ряда

других механизмов на основе вентиль-

но-индукторных двигателей (ВИД) часто

используют регулирование не мгновен-

ного, а среднего значения момента, ко-

торое значительно проще в реализации

[1-5]. Однако при этом в силу специфики

конструкции и работы ВИД могут возни-

Рис. 1. Характерная кривая фазного тока при релейном регулировании по принципу

кать значительные пульсации момента

current control.

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

в положении ротора Θ_вкл при подаче на

го изменения как положений включения

провал, который при определенных

нее импульса напряжения с амплиту-

Θ_вкл и отключения Θ_ком фаз, так и устав-

условиях затем сменяется не менее зна-

дой, равной напряжению силового ис-

ки токоограничения I_зад. Кратко остано-

чительным всплеском. Отсюда следует,

точника питания U_пит с некоторым угло-

вимся на наиболее известных из литера-

что для минимизации пульсаций момен-

вым упреждением γ_вкл относительно на-

туры примерах алгоритмов управления,

та положения Θ_ком и Θ_вкл смежных фаз

чала перекрытия взаимодействующих

реализующих в той или иной степени

должны регулироваться независимо.

полюсов статора и ротора при угле Θ_рас.

эти возможности для ограничения пуль-

Частично такой подход реализован

Ток I_ф под действием повышенного

саций момента ВИД.

в алгоритме, предложенном в [11], от-

напряжения форсировано нарастает

В работе [9] рассмотрены алгоритмы

личие которого состоит в том, что по-

до значения I_зад и далее пульсирует от-

согласованного изменения Θ_вкл, Θ_ком

ложение Θ_ком отключаемой фазы рас-

носительно этого значения с некоторой

и I_зад. Для достижения необходимого эф-

считывается из условия, при котором

амплитудой, задаваемой шириной зоны

фекта предложено в цикле коммутации

кривые изменения потоков отключа-

нечувствительности релейного регуля-

каждой фазы значение I_зад изменять по

емой и включаемой фаз, пересекаясь

тора. В первом приближении, приняв

нелинейному закону. Этот метод управ-

в некоторой точке, достигают в ней

магнитную проводимость фазы λ на

ления, по сути, повторяет табличный ме-

половины от своих максимальных зна-

этом этапе неизменной и равной зна-

тод задания кривых I_ф, рассмотренный

чений в текущем цикле коммутации.

чению в положении начала перекрытия

выше.

Моделирование показало, что за счет

полюсов λ_рас, угловая длительность ин-

В ряде работ рассматривают алго-

большего углового перекрытия кривых

тервала включения фазы γ_вкл определя-

ритмы управления ВИД, в которых зна-

Мф(Θ) смежных фаз при таком алгорит-

ется как

чение I_зад, определяемое с учетом тре-

ме в некотором диапазоне изменения

буемого значения М_ср, в пределах всего

скорости и нагрузки можно достичь

(1)

цикла коммутации фазы остается неиз-

дополнительного снижения пульсаций

Чаще всего угловое положение Θ_вкл

менным, а положения Θ_вкл и Θ_ком задают-

момента. Однако и при этом алгоритме

регулируют в функции скорости так, что-

ся из условия минимизации пульсаций

управления из-за чрезмерно большого

бы ток I_ф достигал значения I_зад в положе-

момента. В одном из вариантов такого

упреждения включения фаз γ_вкл также

нии начала перекрытия полюсов Θ_рас. Это

управления, рассмотренном в [10], по-

не достигаются наименьшие пульсации

условие позволяет определить Θ_вкл как

ложение Θ_вкл находится в соответствии

момента. В литературе можно найти

с выражениями (1) и (2), а положение

и другие рекомендации для построения

Θ_вкл= Θ_рас - γ_вкл.

(2)

Θ_ком ищется компромиссным на основе

подобных алгоритмов, однако провести

Отключение фазы начинается в по-

результатов предварительного модели-

их критическое сопоставление сложно

ложении Θ_ком с угловым упреждением на

рования из двух условий - ограничения

ввиду отсутствия данных о степени при-

интервал γ_ком относительно начала пол-

пульсаций момента и минимизации по-

ближения при их использовании к ре-

ного перекрытия полюсов в положении

терь в меди ВИД. По мнению авторов,

жиму минимальных пульсаций.

при изменении полярности при-

наилучший результат достигается при

Далее поставлена задача поиска наи-

Θсогл

кладываемого к ней напряжения ампли-

отключении фаз в положении Θ_ком, со-

лучших условий коммутации ВИД, обе-

тудой -U_пит и длится до положения Θ_откл,

впадающем с положением Θ_рас включа-

спечивающих минимальный размах ∆M

когда ток I_ф спадает до нуля. На выбор по-

емой фазы, для которой положение Θ_вкл

для типовых режимов работы и сочета-

ложения Θ_ком влияет, прежде всего, число

определяется по соотношениям (1) и (2).

ний параметров ВИД при фиксированном

фаз ВИД, определяющее пространствен-

Безусловно, такой алгоритм управ-

значении I_зад путем изменения только по-

ный сдвиг кривых λ(Θ) соседних фаз.

ления ВИД значительно проще в реали-

ложений Θ_ком и Θ_вкл, то есть за счет изме-

При наиболее простом и чаще других

зации, чем предыдущий, однако с пози-

нения угловых интервалов γ_ком и γ_вкл.

используемом алгоритме одиночной

ций минимизации пульсаций момента

Учитывая нелинейность процессов

коммутации начала отключения работав-

вызывает сомнения. Моделирование

в ВИД, исследования и количественные

шей фазы Θ_ком и включения следующей

показывает, что у двигателя с типовой

оценки проведены с использованием

за ней фазы Θ_вкл совпадают. Однако при

геометрией магнитной системы при та-

имитационной модели в среде MATLAB -

таком управлении из-за несогласован-

ком управлении в кривых М_Σ(Θ) из-за

Simulink [12, 13].

ности изменения токов и моментов ком-

особой формы перекрывающихся кри-

мутируемых фаз обычно возникают зна-

вых М_ф(Θ) смежных фаз в большинстве

Описание используемой модели

чительные провалы и всплески в кривой

случаев возникают значительно боль-

Модель построена на основе пред-

мгновенного суммарного момента ВИД.

шие провалы и всплески, чем показан-

положения, что без учета взаимного

Поскольку в общем случае одно и то

ные на осциллограммах в статье. Это

влияния фаз преобразование энергии

же значение M_ср достижимо при разных

объясняется тем, что при задании по-

в ВИД в общем виде описывается из-

сочетаниях управляющих воздействий,

ложений Θ_вкл на основе выражений (1)

вестными уравнениями электрического

при определении их наилучшего соче-

и (2) фазы на интервале перемещения

равновесия фаз

тания необходимо использовать допол-

γ_вкл, то есть до начала перекрытия вза-

(3)

нительное ограничение - обеспечение

имодействующих полюсов, практически

требуемого значения M_ср при минимуме

не создают момента. По этой причине

и уравнением электромагнитного мо-

пульсаций мгновенного момента. При

при совпадении положений Θ_ком и Θ_вкл

мента

рассматриваемом способе управления

смежных фаз в кривой М_Σ(Θ) неизбеж-

(4)

ВИД имеется возможность независимо-

но присутствует весьма значительный

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

где U_фk, I_фk, R_фk, Ψ_фk

- напряжение,

В результате процедура определе-

коммутируемых фаз имеют горизонталь-

ток, активное сопротивление и пото-

ния зависимости М_ф(Θ) разделяется на

ный участок в зоне перекрытия соот-

косцепление k-й фазной обмотки ВИМ;

два этапа.

ветствующих полюсов статора и ротора

k = 1…m; m - число фаз ВИМ,

На первом предварительном этапе

в режиме без токоограничения. Ампли-

с некоторым шагом задают ряд фикси-

туда этого горизонтального участка яв-

- коэнергия k-й

рованных значений фазного тока I_ф.i.

ляется базовым значением для момента.

обмотки.

Для каждого из значений I_ф.i, задаваясь

Базовое значение тока соответствует

Для наиболее достоверного учета

приращением угла ΔΘ = (Θ_j+1 - Θ_j) с ис-

границе перехода ВИД из линейного ре-

нелинейных свойств ВИД использованы

пользованием соответствующих нели-

жима в режим с локальным насыщением

экспериментальные магнитные характе-

нейных магнитных характеристик ВИМ,

полюсов. Далее все относительные ве-

ристики типового 4-фазного двигателя

определяют изменение коэнергии

личины помечены звездочкой (*) вверху.

с 6 полюсами на роторе и 8 полюсами

ΔW'фk(I_ф.i, Θ) = W'фk (I_ф.i, Θ_j+1) - W'фk (I_ф.i, Θ_j).

При моделировании задавался ре-

на статоре, мощностью 6 кВт в виде

Далее выражение для момента записы-

жим стабилизации I*ф на некоторых про-

функциональной связи между потокос-

вается в следующем виде:

межуточных уровнях I*зад при различных

цеплением Ψ, фазным током I_ф и поло-

значениях коэффициента форсировки

жением ротора Θ. При использовании

Кф - кратности превышения напряже-

этих зависимостей фазный ток I_ф(Θ)

ния источника питания U_пит над базо-

определяется непосредственно из этих

вым значением напряжения U_баз, опре-

(6)

характеристик, если предварительно

деленного ранее для режима voltage

установлена зависимость потокосце-

по которому определяется зависимость

control. Для каждого конкретного со-

пления Ψ от положения ротора Θ, как

фазного момента от положения, соот-

четания I*зад и К_ф путем многократного

это показано на функциональной схеме

ветствующая данному уровню фазного

повторения опытов находились наилуч-

модели фазы ВИД на рис. 2. Напряжение

тока М_ф(I_ф.i, Θ).

шие сочетания положений Θ^*ком и Θ^*вкл,

на фазе U_ф(Θ) в модели рассматривает-

На втором этапе с использованием

обеспечивающие минимальный размах

ся как входное воздействие.

массива данных, определяющих стати-

пульсирующей составляющей момента

∆M^*, значение которого также фиксиро-

валось. Использование коэффициента

Кф в качестве независимо варьируемого

фактора вместо скорости позволяет бо-

лее наглядно отразить влияние запаса

по напряжению источника питания на

исследуемые процессы.

В качестве примера на рис. 3 пока-

заны результаты моделирования для

трех характерных режимов работы ВИД.

На рис. 3а показаны кривые фазных мо-

Рис. 2. Функциональная схема модели фазы ВИД при определении фазных тока и момента

ментов М^*

-М^*ф4, суммарного момента

по многомерным таблицам.

ф1

М*Σ и среднего значения момента М*ср

Расчет кривой фазного момента

ческие угловые характеристики ВИМ

в функции Θ^* для режима минимальных

М_ф(Θ) непосредственно по выраже-

М_ф(I_ф.i, Θ) и найденной ранее зависи-

пульсаций при I*зад = 1 и К_ф = 2. Наимень-

нию (2) ведет к громоздким вычисле-

мости Iф.(Θ), находится искомая зависи-

ший размах пульсаций ∆M^* ≈ 24% до-

ниям, поскольку W'_фk или L(I_ф, Θ) яв-

мость М_ф(Θ).

стигается при в 2 раза меньшем интер-

ляются нелинейными функциями двух

В контексте рассматриваемых во-

вале упреждения включения фазы γ^*вкл

переменных

- положения ротора Θ

просов наличие высокочастотной пуль-

по сравнению со значением, рассчитан-

и фазного тока I_ф, причем ток I_ф также

сирующей составляющей в кривых

ным по соотношению (2), и интервале

нелинейно зависит от Θ. Однако проце-

I_ф(Θ) и М_ф(Θ) принципиального значе-

упреждения отключения работавшей

дура определения М_ф(Θ) в имитацион-

ния не имеет, поэтому в целях упроще-

фазы γ^*ком = 0,25.

ной модели ВИД значительно упроща-

ния ее можно не учитывать и считать,

Обратим внимание на то, что на-

ется, если указанные нелинейности рас-

что на характерных интервалах пере-

растающие фронты импульсов фазных

сматривать поочередно. Математически

мещения в каждом цикле коммутации

моментов имеют два характерных участ-

это интерпретируется следующим обра-

фазы напряжение U_ф неизменно и рав-

ка - начальный, относительно крутой

зом: исходная нелинейная зависимость

но его среднему на данном интервале

участок, а за ним следует более пологий

W’_фk (I_ф, Θ) представляется в виде про-

значению.

участок. Это объясняется двумя причи-

изведения двух промежуточных нели-

нами: существенной нелинейностью за-

нейных функций, например, α и β, каж-

Результаты моделирования

висимости λ(Θ) в окрестности положе-

дая из которых зависит только от одной

Моделирование проводилось в от-

ния Θ_рас и резким снижением среднего

переменной, то есть

носительных единицах. За базовые зна-

значения напряжения U_ф при переходе

чения напряжения на фазе U_ф

и интер-

к режиму токоограничения. Как видно

W’_фk(I_ф, Θ) = α(I_ф)β(Θ).

(5)

вала включения γ_вкл = Θ_рас - Θ_вкл при-

из рис. 3а, замедление роста фазных

няты их значения, при которых моменты

моментов на заключительном этапе

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

а)

б)

в)

Рис. 3. Характер изменения фазных моментов, суммарного и среднего

Рис. 4. Зависимости γ*вкл(I*зад), γ*ком(I*зад), ∆M^* (I*зад) при разных

значений момента при различных положениях отключения фаз ВИД

значениях коэффициента К_ф для режима с наименьшим разма-

при управлении по принципу current control.

хом пульсаций момента ВИД.

включения фаз в данном случае способ-

ложения полюсов, а при определенных

мента М*Σ и среднего значения момента

ствует уменьшению всплеска в кривой

условиях включать фазы даже позже на-

М^*ср показаны на рис. 3б. Заметим, что

М_Σ и снижению размаха пульсирующей

чала перекрытия полюсов. В частности,

при определении положения Θ^*вкл по

составляющей момента ∆M.

установлено, что при I^*зад = 3 и К_ф = 4 наи-

выражениям (1) и (2) для этих условий

Увеличение значения коэффициента

меньший размах пульсаций ∆M^* ≈ 16%

получаем опережающее включение фаз

достигается при смещении положения

при угловом сдвиге относительно поло-

Кф происходит с ростом запаса по на-

пряжению источника питания. Это спо-

жения Θ^*рас на интервал γ^*вкл = 0,75. При

Θ*вкл в сторону отставания относительно

собствует увеличению темпа спадания

положения начала перекрытия полюсов

такой коммутации размах пульсаций

фазных моментов при отключении фаз,

значительно возрастает.

Θ*рас ^{на 0,28 от базового значения, то есть}

и наличие более пологого участка в на-

получаем γ^*вкл = -0,28. Интервал упреж-

Для обобщения полученных резуль-

растающем фронте импульса фазного мо-

дения отключения фаз при этом равен

татов на рис. 4а, рис. 4б и рис. 4в по-

мента может стать причиной достаточно

казаны, соответственно, зависимости

γ*ком = 0,08, то есть отключение фаз долж-

заметного провала в кривой М_Σ(Θ). Для

но происходить практически в согласо-

γ^*вкл(I^*зад), γ^*ком(I^*зад) и ∆M^* (I^*зад), кото-

снижения этого провала необходимо ин-

ванном положении полюсов.

рые могут быть полезны для настройки

тервалы возбужденного состояния фаз

Соответствующие кривые фазных

алгоритмов управления. Для нагляд-

смещать в сторону согласованного по- моментов М^*ф1-М^*ф4, суммарного мо-

ности и сопоставления на рис. 4а пун-

Мехатронные системы,

исполнительные устройства

№ 5 2016

ктирными линиями показаны обычно

ментов и за счет этого добиваться сни-

да с электрическим дроблением шага // Элек-

используемые в алгоритмах управления

жения пульсаций мгновенного момента.

тротехническая промышленность. Серия

зависимости γ^*вкл(I^*зад), получаемые по

2. При использовании токоограни-

«Электропривод». - 1984. - № 10. - С. 1-4.

соотношениям (1) и (2).

чения по принципу current control наи-

9. Пахомин С.А., Киреев А.В. Пульсации мо-

Важно подчеркнуть, что по мере

большее снижение пульсаций момента

мента тягового реактивного двигателя в ре-

роста темпов нарастания и спадания

достигается при независимом регули-

жиме ограничения тока // Известия высших

кривых фазных моментов требования

ровании по определенному алгоритму

учебных заведений. Электромеханика. 2004,

к точности установки соответствующих

положений включения и отключения

№ 1, с. 25-28.

положений коммутации фаз, режиму ми-

его фаз. По мере роста запаса по на-

10. Shahabi, A. Rashidi and S.M. Saghaian-

нимальных пульсаций существенно воз-

пряжению силового источника питания

Nejad. Torque Ripple Reduction of SRM Drives

растают, и незначительная погрешность

интервал возбужденного состояния фаз

Below the Base Speed Using Commutation

в установке положения включения или

необходимо смещать в сторону согла-

Angles Control.

21st Iranian Conference on

отключения фаз может вести к резкому

сованного положения полюсов, а при

Electrical Engineering

(ICEE)

2013. pp.

1-6,

увеличению амплитуды пульсирующей

определенных условиях включать фазу

DOI: 10.1109/IranianCEE.2013.6599798/.

составляющей момента. Это проиллю-

даже позже начала перекрытия полю-

11. Mademlis C., Kioskeridis I. Performance op-

стрировано на рис. 3в, где представлены

сов. Однако при этом возрастают тре-

timization in switched reluctance motor drives

результаты моделирования для I^*зад = 3

бования к точности установки соответ-

with online commutation angle control. Energy

и К_ф = 8. Предварительно установлено,

ствующих положений коммутации фаз,

Conversion, IEEE Transactions on, vol. 18, no. 3,

что минимальному размаху пульсаций

поскольку при росте темпов нарастания

pp. 448-457, sept. 2003.

момента ∆M^* ≈ 22% соответствуют по-

и спадания фазных моментов незначи-

12. Красовский А.Б. Применение имитаци-

ложения коммутации при γ^*вкл = -0,28

тельная погрешность в установке этих

онного моделирования для исследования

и γ^*ком = 0,12. Однако при сдвиге положе-

положений может вести к резкому уве-

вентильно-индукторного

электроприво-

ния отключения фаз в сторону отстава-

личению амплитуды пульсирующей со-

да // Электричество. - 2003. - № 3. - С. 35-45.

ния всего на 0,02, то есть при γ^*ком = 0,10,

ставляющей момента.

13. Красовский А.Б. Имитационные модели

как видно из рис. 4в, размах пульсирую-

тягового вентильно-индукторного электро-

щей составляющей момента становится

Литература

привода для решения типовых задач проек-

значительно больше и составляет уже

1. Никифоров Б.В., Пахомин С.А., Птах Г.К. Вен-

тирования // Известия вузов. Машинострое-

около ∆M^*≈ 51%. Таким образом, мож-

тильно-индукторные двигатели для тяговых

ние. - 2012. - № 12. - С. 26-33.

но предположить, что при значениях К_ф

электроприводов // Электричество. - 2007.

около 10 и более обеспечение режима

№ 2 - С. 34-38.

Красовский Александр Борисович

наименьшего размаха пульсирующей

2. Miller T.J.E. Electronic control of switched reluc-

Родился в 1954 году. В 1977 году окончил Мо-

составляющей становится практически

tance machines. - Oxford: Newnes, 2001. - 272 p.

сковский энергетический институт по специ-

трудно реализуемым.

3. Krishnan R. Switched reluctance motor drives:

альности «Электропривод и автоматизация

В заключение необходимо отметить,

modeling, simulation, design, and applica-

промышленных установок». Доктор техниче-

что решение проблемы ограничения

tions // CRC Press LLC. 2001. - 432 p.

ских наук, профессор. В 2004 году защитил

пульсаций момента в ВИД является, без-

4. He Cheng, Hao Chen, Zhou Yang. Average

диссертацию по теме «Имитационные модели

условно, одной из важнейших задач,

torque control of switched reluctance machine

в теории и практике вентильно-индукторно-

от всестороннего решения которой во

drives for electric vehicles. IET Electric Power Ap-

го электропривода». Опыт работы - 32 года.

многом зависит успешность продвиже-

plication 2015. Volume: 9, issue: 7, pp. 459-468,

В настоящее время работает заведующим

ния очень перспективного типа элек-

DOI: 10.1049/iet-epa.2014.0424.

кафедрой электротехники и промышленной

тропривода в те области промышленно-

5. Hannoun H., Hilairet M., Marchand C. Com-

электроники МГТУ им. Н.Э. Баумана. Имеет

сти, в которых пока еще безраздельно

parison of instantaneous and average torque

около 100 научных работ, включая 18 изо-

господствуют традиционные приво-

control for a switched reluctance motor. 2008

бретений.

ды непрерывного движения. В рамках

IEEE International Symposium on Industrial

этой статьи затронуты только один из

Electronics. Year:

2008, pp.

675-680, DOI:

Krasovskiy Alexander

аспектов этой проблемы и самые общие

10.1109/ISIE.2008.4677059.

He was born in 1954. In 1977 he graduated from

и очевидные подходы к ее решению.

6. Красовский А.Б. Ограничение пульсаций

Moscow Institute of Energy majoring in «Elec-

момента в вентильно-индукторном электро-

tric motor and automation of industrial plants».

Выводы

приводе средствами управления // Вестник

He is doctor of technical science, professor. In

1. Исследования показали, что при

МГТУ, серия «Машиностроение», № 2, 2001.

2004 he defended the thesis, the thesis topic

ограничении фазных токов ВИД в обла-

C. 99-113.

is «Simulation models in the theory and prac-

сти относительно низких скоростей за

7. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А.

tice of valve-inductor electric drive». He has

счет имеющегося запаса по напряжению

Силовая электроника. Издательский дом

32 years of work experience. At present he

при надлежащем выборе угловых по-

МЭИ, 2007, 632 с.

works as head of electric technics and industrial

ложений включения и отключения фаз

8. Козаченко В.Ф., Пискунов А.Г., Красов-

electronics department at Moscow State Tech-

можно изменять в некоторых пределах

ский А.Б., Грудинин В.С. Принципы построе-

nical University. He has 100 scintific papers, in-

форму импульсов фазных токов и мо-

ния инверторов для шагового электроприво-

cluding 18 inventions.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

Методы анализа

электромагнитной совместимости

// Methods of analysis of electromagnetic compatibility //

Аполлонский С.М., д. т. н., профессор,

вание, являющееся источником посто-

ООО «Центр электромеханотроники», г. Санкт-Петербург

янных электрических и магнитных по-

лей, а также электромагнитных полей

Горский А.Н., д. т. н., профессор,

широкого частотного спектра. К нему

ФГБОУ ВО ПГУПС, г. Санкт-Петербург

относят электрические машины, кабели,

В настоящее время все большее число

Currently, a growing number of highly sen-

распределительные щиты, трансформа-

высокочувствительных электромаг-

sitive electromagnetic elements for their

торы, статические и электромагнитные

нитных элементов для своего надежно-

reliable operation require solving various

преобразователи и др. Рядом с сильно-

го функционирования требуют решения

problems of electromagnetic compatibility.

точным электрооборудованием разме-

тех или иных задач электромагнитной

Ensuring simultaneous working of various

щается и слаботочное: пульты управле-

совместимости. Обеспечение совмест-

types of electrical equipment in the limited-

ния, системы автоматики, информаци-

ной работы различных видов электро-

volume areas of paramount importance.

онные линии, приборы и компьютерные

оборудования в ограниченных по объему

The article presents the methods of analysis

устройства, блоки электроники и радио-

помещениях приобретает первосте-

of electromagnetic compatibility: analytical

техническое оборудование, которые

пенное значение. В статье приводятся

methods for the analysis of electromagnetic

в основном являются приемниками

методы анализа электромагнитной

fields of singular sources, groups of sources,

(рецепторами) электромагнитного поля.

совместимости: аналитические мето-

optimal placement of sources and receptors

В ряде случаев один и тот же элемент

ды анализа электромагнитных полей

in a confined space, ways of protection from

электрооборудования может быть как

(ЭМП) отдельных источников, группы

harmful effects of electromagnetic fields,

источником поля, так и рецептором.

источников, средства защиты от опас-

created by contact noise. At present with

В результате перекрестного влияния

ных воздействий ЭМП, возникающие кон-

widespread use of information technolo-

электромагнитных полей в помещении

тактные помехи. В настоящее время

gies, these problems can be solved more

создается электромагнитная среда, об-

при широком использовании информа-

efficiently.

ладающая определенными электриче-

ционных технологий эти задачи могут

Keywords: electromagnetic compatibility,

ской и магнитной напряженностями.

быть решены более эффективно.

electromagnetic field, electromagnetic en-

Эта электромагнитная среда может быть

Ключевые слова: электромагнитная

vironment, energy room, sources, receptors,

существенно скорректирована воздей-

совместимость, электромагнитное

coupling factors, electrical and magnetic

ствием непреднамеренных помех, ко-

поле, электромагнитная среда, энерге-

shields, contact noise.

торые могут воздействовать на рецеп-

тическое помещение, источники, рецеп-

торы, изменяя их параметры и режимы

торы, коэффициенты взаимовлияния,

работы. Такое воздействие осущест-

электрические и магнитные экраны,

вляется двумя способами: магнитной

контактные помехи.

и электрической индукциями. В первом

Совместимость

электромагнитных помех и не создавать

случае воздействие помехи на рецептор

в технической системе

недопустимых электромагнитных помех

можно рассматривать как связь между

Под совместимостью обычно пони-

другим электротехническим средствам.

двумя электрическими цепями или,

мают способность двух или более техни-

Обеспечение нормальной работы со-

в общем случае, как связь между двумя

ческих элементов работать совместно,

вместно функционирующих техниче-

электромагнитными системами, имею-

с высокой степенью эффективности и на-

ских средств является целью ЭМС как

щими общее магнитное поле. Во втором

дежности. Совместимость может быть

научной проблемы. Предметом изуче-

случае воздействие помехи на рецептор

разная: акустическая, электротехниче-

ния можно считать определение причин

можно рассматривать как связь между

ская, электромагнитная, тепловая и т.д.

(электромагнитных помех), мешающих

двумя электрическими системами, име-

Под электромагнитной совмести-

нормальной работе рассматриваемых

ющими общее электрическое поле.

мостью (ЭМС) технических средств по-

технических средств.

Там, где размеры помещения ли-

нимают [1, 8] способность технических

В электроэнергетической системе,

митированы, размещение электро-

средств функционировать одновре-

по условиям размещения и эксплуа-

оборудования диктуется размерами

менно с требуемым качеством в реаль-

тации, устанавливается разнородное

помещения, удобствами компоновки

ных условиях эксплуатации при воз-

электрооборудование. Это, прежде

и эксплуатации, а также традиционно

действии на них непреднамеренных

всего, сильноточное электрооборудо-

сложившимися представлениями о це-

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

лесообразности тех или иных структур.

странства путем непосредственного ре-

люсные электрические машины создают

Поэтому будем исходить из того, что

шения уравнений Максвелла или урав-

внешние электромагнитные поля ди-

электрооборудование закреплено на

нений Лапласа и Пуассона. При этом

польного типа, четырехполюсные - ква-

определенных местах. После расчета

более простой путь решения задачи

друпольного типа и т.д.

напряженностей ЭМП от каждого из

зависит от выбора системы координат

Если источники разнесены на боль-

элементов энергетической зоны поме-

и выбранного метода расчета. Основное

шие расстояния друг от друга, можно

щения можно составить диаграммы на-

достоинство аналитических методов за-

при расчете использовать метод нало-

пряженностей поля в каждой точке по-

ключается в том, что при заданной кон-

жения - суммировать поля от отдель-

мещения для различных режимов рабо-

фигурации системы заряженных тел их

ных источников. Так как суммирование

ты электрооборудования. Анализ таких

геометрические размеры и расстояния

производится с векторными величина-

диаграмм позволит выявить зоны с экс-

между ними могут быть различны. Раз-

ми, то практически складываются со-

тремальными напряженностями ЭМП.

личными также могут быть и интенсив-

ставляющие напряженностей по осям

Размещение рецепторов осуществляют

ности источников (заряды и токи). К ана-

координат:

в зонах с минимальными напряженно-

литическим методам относят:

(i)

∑

;

∑

стями поля. Если напряженности ЭМП

••

метод участков, в котором потен-

в этих зонах все-таки выше допустимых,

циал электрического и магнитного

(1)

применяют экранирование или специ-

полей рассматриваемого объекта

альные проектирование и размещение

находится суммированием потенци-

Значения ^Eи ^H, определяемые, на-

электрооборудования.

алов от отдельных заряженных эле-

пример, через проекции на оси прямоу-

ментов этого объекта;

гольной системы координат, равны:

→

Анализ электромагнитной среды

••

метод средних потенциалов (ме-

kH_z;

в энергетическом помещении

тод Хоу), в котором действитель-

→

kE_z,

Под энергетическим помещением

ное неравномерное распределение

понимают область помещения или про-

заряда по поверхности заменяется

где H_qβ , E_qβ - составляющие магнитной

странства, в которой нельзя пренебречь

равномерным (но при этом потенци-

и электрической напряженностей сум-

электромагнитными полями, создавае-

ал распределяется по поверхности

марного поля по осям; q_β, q - система

мыми находящимся в ней электрообо-

неодинаково);

координат (прямоугольная, цилиндри-

рудованием.

••

метод разделения переменных,

ческая, сферическая); β - обозначение

Анализ электромагнитной среды

основанный на представлении ре-

оси (например, в прямоугольной систе-

включает в себя оценку напряженно-

шения уравнения Лапласа, являюще-

ме - q_β - x, y, z); i - порядковый номер

стей электрического E

гося в общем случае функцией трех

источника, создающего ЭМП.

j и магнитного

→

полей на стадии проектирования

координат в виде произведения

Численные методы, в отличие от

и рекомендации по снижению их до

функций, каждая из которых зависит

аналитических, позволяют решить за-

нормативных величин. В процессе

только от одной координаты;

дачу при заданных интенсивностях

эксплуатации должен осуществляться

••

метод комплексного потенциала

источников и заданных геометриче-

систематический контроль напряжен-

(метод конформных отображе-

ских размерах. Стоит изменить одну

→

ностей E

ний), заключающийся в преобразова-

из заданных величин и нужно решать

j и

Hj в характерных точках

помещения Q

нии сложных форм граничных поверх-

задачу снова. Целесообразнее приме-

j .

Как правило, рассматриваемый

ностей в более простые, для которых

нять методы, которые позволяли бы

технический объект состоит из многих

решение может быть найдено относи-

оценивать полученное решение, что

элементов, строгий учет полей которых

тельно легко. Преобразование произ-

позволило бы вносить изменения в ис-

весьма затруднителен и не всегда необ-

водится с помощью аппарата теории

ходные данные с целью получения наи-

ходим. Не все источники равнозначны

функций комплексного переменного;

лучшего результата. Это должны быть

в создании результирующего электро-

••

метод зеркальных изображений,

комбинированные методы, позво-

магнитного поля помех. Поэтому внача-

применяемый в случаях, когда грани-

ляющие получить решение с помощью

ле выявляются наиболее интенсивные

цами поля являются плоские или ци-

информационных технологий и в то же

источники ЭМП. Это можно сделать, учи-

линдрические поверхности. В мето-

время позволяющие оценить получен-

тывая мощности источников, геометри-

де влияние границы на исследуемое

ный результат и выявить имеющиеся

ческие размеры и частотный диапазон.

поле заменяется влиянием дополни-

закономерности, влияющие на конеч-

Затем производится расчет ЭМП отдель-

тельной системы зарядов (или токов,

ный результат.

ных источников в заданном диапазоне

в зависимости от рассматриваемой

Примером применения такого мето-

режимов работы. Аналитическими или

задачи). При этом место располо-

да является расчет поля по картине поля,

численными методами определяются

жения зарядов (токов), их величина

построенной с помощью программного

составляющие электрических и магнит-

и характеристика среды определя-

комплекса ELCUT. Картина полученного

ных напряженностей ЭМП в окружаю-

ются граничными условиями.

плоскопараллельного поля обладает на-

щей источники среде.

Аналитические расчеты выполня-

глядностью и универсальностью. В силу

Аналитические методы позволяют

ются на основе замены реальных ис-

известной аналогии картина электри-

определить напряженности электриче-

точников математическими моделями

ческого поля может быть использова-

ского и магнитного полей и потенциалы

катушки, сферы, цилиндров, диполей,

на для расчета магнитного поля при их

в любой точке рассматриваемого про-

квадруполей и др. Например, двухпо-

одинаковой конфигурации.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

Таблица 1. Подобие электрического и магнитного полей одинаковой геометрии.

Энергетический метод может быть

использован, когда известна мощность,

Электрическое поле

Магнитное поле

которая может выделиться в источнике

Поле

в квазистатическом или динамическом

µI

уединенного

=−

lnr + const

A=− lnr+const

2πε

2π

режимах его работы. Возможность вы-

провода

хода из строя приемника может оцени-

2πrε

2πr

ваться по выделенной в нем тепловой

энергии, которая приводит к необрати-

Поле двух

µI

проводов

−

мым последствиям. Полученные с помо-

2πε

2π

щью энергетического метода результа-

ты менее достоверны, чем при исполь-

2πε

аb

2π

аb

зовании электродинамического метода,

и в большинстве случаев могут быть ис-

Таблица 2. Соответствие характеристик плоскопараллельного

пользованы при качественных оценках.

электрического и магнитного полей одинаковой геометрии.

Вероятностный метод эффективен

Электрическое

→

при исследовании динамических режи-

С’

поле

мов работы электротехнических ком-

→

__1

плексов, в том числе при коротких за-

Магнитное поле

J₂

1/μ

мыканиях, перенапряжениях от воздей-

ствия сторонних источников (молний,

Рассмотрим этот вопрос подробнее.

∂A

электромагнитного импульса ядерного

−

;

Выражения для электрического по-

∂y

∂z

∂y

взрыва и т.д.). Полученные этим мето-

тенциала и напряженности электриче-

дом результаты также используются для

∂A

−

;

ского поля уединенного заряженного

качественных оценок.

∂z

∂x

провода и тех же значений для элек-

В ряде случаев более эффективным

трического поля двух заряженных про-

путем получения информации о ве-

водов приведены в таблице 1. Там же

Составляющие вектора напряженно-

личинах E

и H

j в заданных точках Qj

приведены значения магнитного по-

сти электрического поля:

является метод физического модели-

тенциала и напряженности магнитно-

∂

рования. В этом методе реальное энер-

E_x= ϕ

;

E_y=

−

^ϕ ;

го поля в магнитном поле постоянных

∂x

∂y

гетическое помещение с размещенным

токов для уединенного провода и поля

Отсюда следует соответствие, при-

оборудованием (исходная система - ре-

двух проводов. Из таблицы видно, что

веденное в таблице 2.

альный объект) заменяется моделью

указанные значения подобны. В выра-

В таблице 2 значения С', L' - емкость

(модельная система - вспомогательный

жениях, приведенных в таблице, обо-

и индуктивность на единицу длины; D

объект), находящейся в определенном

значено: φ - электрический потенциал;

и B - значения вектора электрической

соответствии с оригиналом. При таком

А - магнитный потенциал; τ - линейная

и магнитной индукций. Линии векторов

подходе к исследованию необходимо

→

плотность заряда; I - величина посто-

E и ^B будут взаимно перпендикулярны.

обеспечить определенные условия по-

янного тока; r - расстояние от центра

Причем, так как

добия. Добиться строгой пропорци-

провода до рассматриваемой точки;

∂A

∂ϕ

ональности геометрических характе-

;

−

- диэлектрическая проницаемость;

ристик оригинала и модели не всегда

∂y

∂x

μ - магнитная проницаемость. В поле

удается. Особенно в тех случаях, когда

∂A

∂

двух проводов: b - расстояние от второ-

оригиналы и модели для отдельных ви-

−

;

−

^ϕ ,

го провода до рассматриваемой точки;

∂x

∂y

дов электрооборудования не являются

a - расстояние от первого провода до

то на месте линий напряженности элек-

геометрически подобными, в частности,

рассматриваемой точки; с - расстояние

трического поля будут линии равного

ограниченными разного рода геометри-

между проводами.

магнитного потенциала φ_M, а на месте

ческими поверхностями. В таких случа-

Сравнивая уравнение Пуассона для

линий равного электрического потен-

ях при переходе от оригинала к модели

плоскопараллельного магнитного поля

циала будут линии магнитной индукции.

можно использовать теоремы сложения

∂

∂²

Определение напряженностей ^Eи ^H

[2], с помощью которых учесть разницу

−µ

∂x

∂y

результирующего электромагнитного

в кривизне поверхности и оригинала.

с уравнением Пуассона для плоскопа-

поля в заданной области на основе урав-

Во многих случаях при замене ори-

раллельного электрического поля

нений Максвелла при наличии точных

гинала моделью можно это делать при-

∂

математических моделей, описывающих

ближенно: если размеры оригинала по

−

ЭМП каждого из источников, лежит в ос-

всем координатным осям отличаются

∂x

∂y

можно видеть, что при аналогичном рас-

нове электродинамического метода,

незначительно, целесообразно заме-

пределении токов J_z(x, y) и зарядов ρ(x, y)

когда известна геометрия помещения,

нять их сферическими моделями (пря-

решения будут аналогичны. Составляю-

источников и их расположения, а также

моугольные, в форме куба, цилиндры,

щие вектора магнитной индукции с уче-

материалы, из которых они изготовлены.

у которых D и L отличаются незначи-

том A_x =A_y= 0 в этом случае равны:

Существуют и другие методы анали-

тельно). Эквивалентная сферическая

за ЭМС.

форма должна иметь примерно равный

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

объем. Если размеры по двум коорди-

на пути распространения токов наведе-

то каждая составляющая спектра до-

натным осям отличаются незначитель-

ния встречаются неплотные контакты,

полнительно

«расплывается». Моно-

но, а по третьей существенно их превы-

имеющие диэлектрические свойства,

хроматический сигнал преобразуется

шают, реальный объект можно заменить

и к тому же эти контакты меняют свое со-

на нелинейном переменном контакте

цилиндрической моделью. Расчеты ЭМП

противление при движении и вибрации

в широкополосный сигнал. Его спектр

тел различной формы показывают, что

транспортного средства, то вторичное

состоит из ряда гармоник, число кото-

возникающие из-за неровностей по-

излучение по виду спектра может суще-

рых определяется порядком нелиней-

верхностей неоднородности влияют на

ственно отличаться от исходного. По-

ности, а ширина спектра на каждой гар-

результирующее поле на расстояниях

явившиеся новые составляющие спек-

монике непосредственно связана с ча-

порядка геометрических размеров не-

тра относят к классу контактных помех.

стотой механических колебаний в месте

однородностей [3].

Контактные помехи вносят заметный

контакта.

По мере приближения источников

вклад в электромагнитную среду на

Третья модель может быть названа

друг к другу при высоких частотах или

таких подвижных объектах, как само-

дуговой. При значительном увеличении

кратковременных импульсах появляет-

леты, поезда и т.д. Экспериментально

напряженности облучающего ЭМП мо-

ся необходимость учитывать их взаим-

установлено, что контактные помехи

жет разрушиться окисная пленка, что

ное влияние (например, отражения и пе-

возникают на частотах ниже 30 МГц,

соответствует начальной стадии пробоя

реотражения ЭМП на соседних элемен-

хотя могут быть ощутимы и в диапазон-

диэлектрического слоя между контак-

тах). Согласно [1] при L_i-k∈[10, ∞]2ℓ_i,k

ных до 300 МГц. Рассмотрим принятые

тирующими элементами, то есть стадии

можно воспользоваться формулами

в настоящее время модели источников

дугообразования. Экспериментальные

(1), при L_i-k∈[5, 10]2ℓ_i,k использование

контактных помех.

исследования показывают, что спектр

(1) приводит к погрешности 5-15%, при

Наиболее простой моделью кон-

излучения электрической дуги на пере-

тактного излучателя является линейная

менном контакте представляет гауссов-

Li-k∈[2, 5]2ℓi,k учет взаимовлияния не-

обходим безусловно. Здесь L_i-k - рас-

модель. Контакт представляется в виде

скую кривую, центрированную относи-

стояние между i-м и k-м источниками;

параметрического инерционного четы-

тельно частоты облучаемого рецептора.

2ℓ_i,k - диаметр наименьшего выпуклого

рехполюсника. Параметры четырехпо-

На практике могут встретиться слу-

тела, описанного около i-го или k-го

люсника управляются некоторым слу-

чаи, когда в образовании контактной

источника.

чайным процессом (переключениями,

помехи участвуют все три рассмотрен-

При необходимости учета взаимов-

тряской, вибрацией и т.д.), изменяющим

ных выше механизма переизлучения.

→

лияний значения H

E_j определяются

амплитуду и частотно-фазовые соотно-

Поэтому особую роль приобретают экс-

j и

по формулам (1) с учетом коэффициен-

шения наведенного высокочастотного

периментальные исследования данного

тов взаимовлияния (К):

тока. Очевидно, что в состоянии покоя,

типа помех.

SM(i)

то есть в отсутствие управляющего про-

Борьба с контактными помехами

∑

β(

N−1)

цесса, контакт, описываемый данной

в месте их возникновения может осу-

SЭ(i)

моделью, не излучает новых частотных

ществляться по следующим основным

∑

β(

N−1)

(2)

составляющих по сравнению с теми, ко-

направлениям:

→

где H^(j)

E^(j)

- значения, вычисленные

торые имеются в исходном излучающем

••

устранение переменных контактов

qβ ,

qβ

по формулам (1);

поле. Переменный контакт как бы игра-

и причин их возникновения;

SМ (i)

SЭ

)

- составляющие

ет роль модулятора. Ширина резуль-

••

уменьшение величин наведенного

(

N−1)

(

N−1)

функций взаимовлияния по осям q_β, со-

тирующего спектра зависит от частоты

тока, протекающего через переменное

ответственно, для магнитной (М) и элек-

изменения контакта и преобладающего

контактное сопротивление, и напряже-

трической (Э) напряженностей, учитыва-

вида модуляции, что в конечном счете

ния, прикладываемого к контактному

ющих влияние 1, 2. . . N-1 источников на

определяется параметрами эквивалент-

промежутку;

поле i-го источника; индекс S - вид по-

ного четырехполюсника и частотой об-

••

экранирование источников кон-

верхности (сфера, цилиндр и др.).

лучающего контакт поля [4].

тактных помех.

Вторая модель соответствует пред-

Наиболее простыми и надежными

Контактные помехи

ставлению контакта в виде соединения

способами уменьшения числа пере-

Контактной называют помеху, соз-

двух четырехполюсников: линейного

менных контактов между деталями

данную в результате воздействия ЭМП

инерционного с переменными параме-

и элементами корпусов подвижных

на токопроводящий механический кон-

трами и нелинейного безынерционно-

объектов являются сварка и пайка. Эти

такт. Как известно, на транспорте имеет-

го. Модель соответствует случаю, когда

способы могут быть применены, когда

ся большое число конструкций, которые

контакт облучается сильным электро-

по конструктивным соображениям это

находятся под воздействием электро-

магнитным полем, и на контактном слое

возможно. К этому же способу можно от-

магнитной энергии, излучаемой элек-

начинают проявляться нелинейные

нести шунтирование контактов с помо-

трооборудованием, находящимся в не-

свойства. При протекании тока через

щью специальных перемычек, пружин,

посредственной близости. В металличе-

нелинейность формируются гармоники

щеток. Пружины и щетки используются

ских конструкциях индуцируются ЭДС

и комбинации частот исходного спек-

в тех случаях, когда имеет место взаим-

частоты распространяющегося ЭМП.

тра, причем их порядок определяется

ное перемещение контактных пар.

Вторичное излучение этих конструкций

порядком нелинейности. Если контакт

Дополнением к этому является вве-

по своим частотным свойствам не отли-

подвержен качке, вибрации и т.д., что

дение изоляционных прокладок в ме-

чается от исходных излучений. Если же

характерно для подвижных объектов,

стах касания. Основное требование

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

к изоляционным прокладкам - меха-

многослойных экранов, при этом це-

мех в рассматриваемых точках (местах

ническая прочность и хорошие диэ-

лесообразно сочетание материалов

расположения рецепторов). Однако

лектрические свойства. Качественная

с большой магнитной проницаемостью

если теорию (и практику) экранирова-

изоляция на высоких частотах обеспе-

и большой электрической проводимо-

ния можно считать достаточно разра-

чивается фторопластом и фарфором.

стью

(например, пермаллой и медь).

ботанной, то вопросы рационального

Полное устранение возможности воз-

В зависимости от интенсивности и сте-

размещения элементов электрообору-

никновения контактных помех реально

пени неоднородности воздействующе-

дования еще предстоит решить. Имею-

при замене металлических элементов

го поля может быть рассчитана опти-

щиеся в литературе [6, 7] решения этой

контактных пар на диэлектрические.

мальная структура слоев многослойной

задачи весьма сложны и вряд ли могут

Если представляется техническая

оболочки. Многослойные экраны по-

быть рекомендованы для практическо-

возможность, то для снижения вероят-

зволяют достичь высокого магнитного

го применения.

ности контактных помех можно исполь-

вакуума в экранируемом помещении, но

зовать металлические экраны на пути

отличаются высокой стоимостью.

Человеческий фактор

распространения облучающего контакт

В [6] приведены некоторые практи-

В отличие от ранее публиковав-

электромагнитного поля.

ческие рекомендации использования

шихся материалов по ЭМС технических

экранов:

средств необходимо включить в это по-

Защита от электромагнитных

••

начальная магнитная проницае-

нятие и человека, как элемент, управ-

полей

мость и электрическая проводимость

ляющий этими средствами. Именно от

Для защиты технического объекта от

материала экрана должны быть по воз-

человека в значительной мере зависит

воздействия электромагнитных полей

можности более высокими;

эффективное функционирование техни-

применяют различные средства. Выбор

••

толщина экрана должна быть не

ческого средства. Не случайно отмеча-

способа или технического средства за-

меньше глубины проникновения ЭМП

ют, что большинство экологических ка-

щиты определяется многими факторами:

в конкретных условиях, а размеры экра-

тастроф (в том числе и Чернобыльская)

характером ЭМП, его частотным диапазо-

на рекомендуется выбирать так, чтобы

связаны с некомпетентным управлени-

ном, амплитудно-фазовыми характери-

зазор между экраном и экранируемым

ем персоналом техническими средства-

стиками, гармоническим составом и т.д.

элементом был не меньше половины ди-

ми. Поэтому полнота рассмотрения ЭМС

Среди основных средств защиты можно

аметра экранируемого элемента (диаме-

будет достигнута, если рассматривать

отметить два - экранирование и рацио-

тра сферы, которой можно его описать);

ЭМС технических средств и человека.

нальное размещение оборудования.

••

конструкция экрана должна быть

В последнее время возросло стрем-

Эффективное экранирование тех-

выполнена таким образом, чтобы на

ление к совершенствованию совре-

нических средств от ЭМП можно реали-

пути силовых линий помехонесущего

менных сложных электротехнических

зовать с помощью многослойных пас-

поля не встречались швы и стыки. Не-

систем. С целью увеличения эффектив-

сивных, активных и комбинированных

допустимо крепление экранируемого

ности работы таких систем значитель-

экранов (как электрических, так и маг-

элемента стальными деталями, которые

но усилилось внимание к надежности,

нитных) [1, 5]. Под пассивными экрана-

могут образовывать пути с малым маг-

живучести и безопасности как системы

ми понимают такие устройства, которые

нитным сопротивлением;

в целом, так и составляющих ее подси-

позволяют снизить величину исходного

••

наряду с многослойными экрана-

стем и отдельных элементов. Однако

электрического, магнитного и электро-

ми целесообразно также применение

по мере усложнения и развития систем

магнитного полей в защищаемой об-

нескольких экранов, расположенных

контроля и управления ими количе-

ласти. Это снижение обеспечивается

один внутри другого и разделенных воз-

ственные показатели надежности, жи-

установкой экранирующего устройства

душными промежутками.

вучести и безопасности не только не

на пути распространения поля. При

Активное экранирование осущест-

увеличивались, но в ряде случаев и сни-

этом экран частично отражает исходное

вляется с помощью тока, распреде-

жались. Как оказалось, в значительной

поле, частично поглощает (или отводит

ленного по поверхности экрана, чтобы

мере это связано с двумя обстоятель-

по своим конструкциям, минуя защища-

компенсировать магнитное поле помех,

ствами: во-первых, с ухудшением каче-

емую область).

проникающих в защищаемое простран-

ства электрической энергии, питающей

В зависимости от назначения различа-

ство. Необходимое распределение тока

систему, появлением внешних полей

ют экраны с внутренним размещением ис-

по поверхности экрана может быть реа-

помех (в основном электромагнитных),

точника ЭМП (рецепторы снаружи экрана)

лизовано с помощью петлевой обмотки.

во-вторых, с ошибками операторов,

и экраны с внешним размещением источ-

Система компенсации должна быть по-

обслуживающих систему. Проходило

ника ЭМП (рецепторы внутри экрана).

строена так, чтобы в результате наложе-

время, технические задачи решались,

При расчете экранирующих функ-

ния магнитного поля помех и поля ком-

усложнялись и совершенствовались

ций экранов, как правило, используется

пенсации результирующее поле в рас-

системы, а повышения показателей их

общая теория ЭМП, базирующаяся на

сматриваемой области пространства

надежности не наблюдалось. Установ-

уравнениях Максвелла, которые реша-

отвечало бы заданным требованиям.

лено, что это связано со снижением

ются для стенки экрана и окружающих

Другой способ защиты технических

показателей надежности человека как

сред, а на границах решения сопрягают-

средств от непреднамеренных помех

элемента системы, что требует выявле-

ся с помощью граничных условий.

заключается в таком размещении эле-

ния причин влияния внешних физиче-

Наибольшая степень экраниро-

ментов этих средств, при котором до-

ских полей на человека и разработки

вания достигается путем применения

стигается минимальное значение по-

способов его защиты.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

Выводы

Необходимо также считаться с че-

в ООО «Центр электромеханотроники». Име-

Методы анализа электромагнитной

ловеческим фактором. Для оценки вли-

ет около 500 научных трудов, в том числе

совместимости технических средств

яния электромагнитных помех на чело-

6 авторских свидетельств, 1 патент и более

включают в себя несколько этапов

века можно воспользоваться материа-

60 учебных пособий и монографий.

и имеют ряд особенностей:

лами, изложенными в [1].

••

выявляются основные причины

Горский Анатолий Николаевич

(электромагнитные помехи), мешающие

Литература

Родился в 1938 году. В 1950 году окончил

нормальной работе рассматриваемых

1. Аполлонский С.М., Горский А.Н. Расчеты

Ленинградский институт инженеров желез-

технических средств;

электромагнитных полей: монография / Под

нодорожного транспорта по специальности

••

описанными в статье методами вы-

ред. А.Н. Горского. - М.: Маршрут, 2006. - 992 с.

«Инженер путей сообщений - электромеха-

полняется определение напряженно-

2. Ерофеенко В.Т. Теоремы сложения. - Минск:

ник». Доктор технических наук, профессор.

стей электрического и магнитного полей

Наука и техника. 1989. - 118 с.

В 1995 году защитил диссертацию по теме

при постоянном токе или переменном

3. Аполлонский С.М. Внешние электромагнит-

«Методы расчета реакторно-трансформа-

синусоидальном (чтобы можно было ис-

ные поля электрооборудования и средства их

торного оборудования преобразовательных

пользовать комплексный метод расчета

снижения. - СПб. Безопасность, 2001. - 620 с.

устройств при минимизации массы и габа-

амплитудных значений напряженностей

4. Аполлонский С.М. Расчет электромагнит-

ритов». Опыт работы - более 50 лет. В насто-

и рассматривать только геометрию рас-

ных экранирующих оболочек // Электриче-

ящее время работает профессором кафедры

положения источника и рецепторов).

ство. - 1988. - № 5.

«Электромеханические комплексы и си-

Среда, в которой рассчитывается

5. Русин Ю.С., Гликман И.Я., Горский А.Н. Элек-

стемы» ФГБОУ ВО ПГУПС. Имеет 111 печат-

электромагнитное поле, считается ли-

тромагнитные элементы радиоэлектронной

ных трудов, в том числе 3 учебных пособия

нейной. Частоты, для которых справед-

аппаратуры: справочник. - М.: Радио и связь,

и 4 книги.

ливо отдельное рассмотрение электри-

1991. - 224 с.

ческой и магнитной сторон электромаг-

6. Стоян Ю.Г., Путятин В.П. Оптимизация тех-

Apollonskiy Stanislav

нитного поля в зависимости от разме-

нических систем с источниками физических

He was born in 1937. In 1950 he graduated from

ров источников и рецепторов ЭМП, со-

полей. - Киев: Наукова думка, 1988. - 192 с.

Naval Engineering college of Lenin order. He is

ставляют несколько сот килогерц. После

7. Аполлонский С.М. Обеспечение ЭМС раци-

doctorate of technical sciences, professor, hon-

определения распределения электри-

ональным размещением источников // Судо-

ored scientist of Russian Federation. In 1988 he

ческого и магнитного полей в заданном

строительная промышленность. Серия «Су-

defended the thesis, the topic of thesis is «Elec-

пространстве можно уточнять значения

довая электротехника и связь». 1990, вып. 14.

tromagnetic fields complex task of calculat-

характеристик ЭМП при импульсных

С. 29-37.

ing and reducing in order to ensure the safety

и синусоидальных воздействиях, напри-

8. Хожаинов А.И., Никитин В.В., Рябинин Г.А.,

of electric power elements». He has 50 years

мер, методами, изложенными в [5].

Середа Г.Е. Экспериментальное и теорети-

of work experience. At present he works as a

Необходимо также учитывать осо-

ческое исследование влияния внешнего

scientific consultant at Eclectic mechanotronics

бенности технического средства, вли-

магнитного поля на функционирование

center limited. He has 500 scientific papers, in-

яющие на особенности расчета ЭМП:

электромагнитного аппарата // Электрифи-

cluding 6 authorships, 1 patent and more than

в кабине машиниста электровоза, в само-

кация и научно-технический прогресс на

60 study guides and monographs.

лете - ограниченный объем помещения;

железнодорожном транспорте: материалы

в системах электроснабжения - протя-

второго международного симпозиума eltrans

Gorskiy Anatoly

женные кабельные сети; на железнодо-

2003, 21-24 октября 2003 г., ПГУПС, 2003. -

He was born in 1938. In 1950 he graduated

рожном, водном и воздушном транспор-

С. 414-418.

from Leningrad Railway Engineering Trans-

те - влияние контактных помех вслед-

port Institute majoring in «Engineer of Railway

ствие усиленных вибраций и тряски и др.

Аполлонский Станислав Михайлович

transport - electrician». He is doctor of techni-

Для защиты технического средства

Родился в 1937 году. В 1959 году окончил

cal sciences, professor. In 1995 he defended the

от воздействия электромагнитных по-

Высшее военно-морское инженерное орде-

thesis, the thesis topic is «Calculating methods

мех применяют экранирование и оп-

на Ленина училище им. Ф.Э. Дзержинского

of reactor and transformer equipment of con-

тимальное (с позиции достижения ми-

(ВВМИОЛУ). Доктор технических наук, про-

version devices during minimizing weight and

нимальных электромагнитных помех)

фессор, заслуженный деятель науки РФ.

dimensions». He has 50 years of work experi-

размещение электрооборудования. Для

В 1988 году защитил диссертацию по теме

ence. At present, he works as associate profes-

выбора экранов и их размещения мож-

«Комплексная задача расчета и снижения

sor of «Electromechanical complexes and sys-

но воспользоваться работами Аполлон-

электромагнитных полей для обеспечения

tems department of Emperor Alexander I St. Pe-

ского, а вопросы рационального разме-

безопасности элементов электроэнергети-

tersburg State University of Transport». He has

щения элементов электрооборудования

ки». Опыт работы - более 50 лет. В настоя-

111 published papers, including 3 study guide

еще предстоит решить.

щее время работает научным консультантом

and 4 books.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

Электромагнитная совместимость

электроустановок и сетей

нетягового электроснабжения

с электрифицированными

железными дорогами переменного тока

// Electromagnetic compatibility of electrical installations and networks

non-tractive electricity with the electrified iron roads AC //

Железнодорожный транспорт играет

Косарев А.Б., д. т. н., профессор,

ключевую роль в экономике страны. Во-

АО «ВНИИЖТ», г. Москва

просы использования электроэнергии

Косарев Б.И., д. т. н., профессор,

и ее стоимости для железнодорожного

МГУПС (МИИТ), г. Москва

транспорта как электрифицированных

участков, так и линий с автономной тя-

В статье выполнен анализ типовых,

In the article the analysis of the model, as

гой для стационарной энергетики при-

а также перспективных решений си-

well as promising solutions of systems of

обретают важное значение. В этой связи

стем тягового электроснабжения пере-

traction power supply of alternating current,

при сохранении технической надежно-

менного тока, в том числе с позиции их

including in terms of their electromagnetic

сти и безопасности функционирования

электромагнитной совместимости

compatibility with devices of power supply

железнодорожного транспорта одной из

с устройствами нетягового электро-

non-tractive. It is noted that the implemen-

ряда основных задач рыночной модели

снабжения. Отмечается, что выпол-

tation of compliance requirements involves

является проблема совершенствования

нение требований совместимости

conducting a comprehensive techno-

энергетического комплекса железнодо-

предполагает проведение комплексного

economic analysis for each case separately.

рожного транспорта [1, 2].

технико-экономического анализа для

In the form this analysis should take into

Задачи обеспечения электромагнит-

каждого случая в отдельности. В форме

account the interfaces between the various

ной совместимости электроустановок

такого анализа должны учитываться

subsystems of electric railways.

и сетей нетягового электроснабжения

интерфейсы между различными подси-

Proposed to improve the efficiency of the

с электрифицированными участками

стемами электрических железных дорог.

traction power system decision-making to

переменного тока весьма актуальны,

Предложено для повышения эффектив-

take into account the non-sinusoidal nature

что подтверждается наличием стати-

ности работы системы тягового

of the electric current. In particular, the

стических данных об отказах в работе

электроснабжения, принятия решений

selection criteria and regulating power com-

систем управления транспортом. Повы-

учитывать несинусоидальный харак-

pensation unit can be accepted the ratio of

тер тока электровоза. В частности,

consumption of electrical energy.

шению конкурентоспособности элек-

критерием выбора и регулирования

Justified use to supply non-tractive consum-

трифицированного транспорта России

мощности компенсирующей установки

ers of overhead lines with voltage 10 (20 and

с зарубежными разработками способ-

может быть принят коэффициент по-

35) kV with a step of transposition is equal

ствует предложенная учеными России

требления электрической энергии.

to 7.5 km at the location of the transmis-

система управления параметрами каче-

Обосновано использование для питания

sion line on separate poles and a step of

ства электрической энергии с исполь-

нетяговых потребителей воздушных

transposition is equal to 3 km at the location

зованием вычислительных алгоритмов

линий напряжением 10 (20 и 35) кВ с ша-

of the power lines in support of a contact

и комплексов.

гом транспозиции, равным 7,5 км, при

network of alternating current. When the

Выполнение требований совмести-

расположении ЛЭП на отдельно сто-

location of power lines 10 kV for the support

мости предполагает проведение ком-

ящих опорах и шагом транспозиции

of a contact network protection transmis-

плексного

технико-экономического

равным 3 км при расположении ЛЭП на

sion lines from electromagnetic interference

анализа для каждого случая в отдель-

опорах контактной сети переменного

is provided by the inclusion of a resistive-

ности. В форме такого анализа должны

тока. При расположении ЛЭП 10 кВ на

capacitive filters.

учитываться интерфейсы между раз-

опорах контактной сети защита ЛЭП

Keywords: electromagnetic compatibility,

личными подсистемами электрических

от электромагнитного влияния обе-

current, voltage, a power train, electrical

железных дорог, включающие принятие

спечивается включением резистивно-

device, electric, ground.

технических решений, необходимых для

емкостных фильтров.

обеспечения бесперебойного электро-

Ключевые слова: электромагнитная со-

снабжения ЭПС. Среди основных тре-

вместимость, ток, напряжение, тяго-

бований электромагнитной совмести-

вая сеть, электроустановка, электро-

мости имеют первостепенное значение

воз, заземление.

требования к системе тягового электро-

снабжения, которая должна:

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

а) обеспечивать эксплуатационные

Система тягового электроснабжения

электропередачи 2. При подключении

характеристики для:

работает следующим образом. При под-

автотрансформаторов 14 первичными

••

специально построенных высо-

ключении разделительно-симметри-

обмотками между контактной подве-

коскоростных линий под ско-

рующих трехфазно-двухфазных транс-

ской 7 и продольным питающим прово-

рости движения поездов свыше

форматоров 1 к трем фазам А, В, С линии

дом 8 на напряжение 110 и 220 кВ, вто-

200 км/ч (первая категория);

электропередачи 2 с линейным напря-

ричными обмотками - между контакт-

••

скоростных линий, специально

жением U_ЛЭП, равным 110 или 220 кВ,

ной подвеской 7 и рельсами 13 в точках

модернизированных под скоро-

на зажимах первичной обмотки первой

питания контактной подвески 7 - обе-

сти от 160 км/ч до 200 км/ч (вто-

части будет напряжение U_ЛЭП, и на за-

спечивается максимально допустимое

рая категория);

жимах первичной обмотки второй части

напряжение. Электровозы 15, располо-

••

скоростных линий под скорости

будет напряжение U_ЛЭП. При этом транс-

женные на перегоне, получают питание

менее 160 км/ч (третья категория);

форматоры 1 разделяют линию электро-

от двух соседних автотрансформато-

б) быть совместимой в местах со-

передачи 2 от тяговой сети и исключают

ров 14, а электровозы 15, расположен-

прикосновения токоприемника с кон-

в линии 2 протекание токов нулевой

ные между подстанцией и первым от нее

тактным проводом и в зонах стекания

последовательности. Трансформация

автотрансформатором 14, получают пи-

тягового тока ЭПС в обратную тяговую

напряжения с коэффициентом транс-

тание от этого автотрансформатора 14

сеть;

формации первой части, равным еди-

и части вторичной обмотки трехфазно-

в) обеспечивать требования к по-

нице n_Т1 = 1, и второй части, равным

двухфазного трансформатора

1, спе-

казателям качества электрической энер-

циальный вывод которого подключен

T, обеспечивает на зажимах вторич-

гии, в том числе в точке общего присо-

ных обмоток обеих частей напряжения,

к рельсам 13 с помощью отсасывающей

единения.

равные линейному напряжению линии

линии 10. Поскольку между контактной

Выполненный анализ типовых, а так-

электропередачи 110 или 220 кВ. Под-

подвеской 7 и питающим проводом 8

же перспективных решений систем тя-

ключение вторичных обмоток первой

обеспечивается напряжение

110 или

гового электроснабжения переменного

части между контактными подвесками 3

220 кВ, и этим напряжением питаются

тока, в том числе с позиции их электро-

и 4 и питающими проводами 5 и 6, вто-

автотрансформаторы 14, то уменьша-

магнитной совместимости с устройства-

рой части - между контактной подве-

ется токовая загрузка проводов подве-

ми нетягового электроснабжения, по-

ской 7 и питающим проводом 8 - обе-

ски 7 и провода 8, уменьшаются потери

зволяет предложить следующие техни-

спечивает питание однофазных тяговых

напряжения и электроэнергии в тяговой

ческие решения.

трансформаторов 14 напряжением 110

сети. При этом формируются напряже-

1. Для ограничения до нормиру-

или 220 кВ. Поскольку трехфазно-двух-

ние 25 кВ между контактной подвеской

емых величин магнитного

(опасного

фазные трансформаторы 1 соединены

и рельсами и напряжение 85 или 195 кВ

и мешающего) влияния токов электро-

по схеме Скотта, то напряжения первой

между продольным питающим прово-

подвижного состава на электроуста-

и второй частей первичных обмоток по

дом и рельсами.

новки и сети напряжением до и выше

фазе будут взаимно перпендикулярны,

Допускается тяговое электроснаб-

1000 В необходимы следующие условия.

а также будут взаимно перпендикуляр-

жение скоростных линий первой кате-

1.1. Тяговое электроснабжение высо-

ны напряжению вторичных обмоток.

гории осуществлять по системе 2 х 25 кВ

коскоростных линий первой категории

Следовательно, значительно уменьша-

с автотрансформаторами и питающим

осуществляется по системе с использо-

ется несимметрия токов в линии элек-

проводом.

ванием распределенного питания и про-

тропередачи 2, а при одинаковой на-

1.2. Тяговое электроснабжение ско-

вода повышенного напряжения

(ППН)

грузке плеч подстанции обеспечивается

ростных линий второй категории осу-

(рис. 1) [3, 4].

полная симметричная загрузка линии

ществляется:

Рис. 1. Принципиальная схема системы тягового электроснабжения распределенного питания с проводом повышенного напряжения

(СТЭ ППН).

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

••

по системе тягового электроснаб-

ния - вольтодобавочный трансформатор

чи энергии потребления на основании

жения с использованием рас-

с компенсационной обмоткой (ВДТ-К).

анализа ее положительных и отрица-

пределительного питания и про-

Возможен ряд схем подключения МФ

тельных потоков, величина Кп оцени-

вода повышенного напряжения

ВДТ к системе тягового электроснабже-

вает процесс поступления энергии от

(рис. 1). Тяговые трансформаторы,

ния. Одна из секций обмотки НН с номи-

питающей системы к цепи потребления

в отличие от схемы, представ-

нальным рабочим напряжением 2,5 кВ

в форме активной (необратимо потре-

ленной на рис. 1, подключаются

включается в рассечку плеча питания тя-

бленной) и обменной (временно запаса-

первичной обмоткой между кон-

говой подстанции с наиболее низким на-

емой) составляющих, каждая из которых

тактной сетью и продольным вы-

пряжением (обычно это плечо питается

является функцией входных перемен-

соковольтным проводом, а вто-

от отстающей фазы тягового трансфор-

ных и(t) и i(t) приемника электрической

ричной - между контактной сетью

матора) и выполняет роль ВДО - воль-

энергии. Это обстоятельство позволяет

и рельсовым путем [1];

тодобавочной обмотки. Вторая секция

применять критерий Kп для оценки об-

••

по системе 2 х 25 кВ с автотранс-

обмотки НН с таким же номинальным на-

менных процессов в более общих случа-

форматорами и питающим про-

пряжением 2,5 кВ нагружается конденса-

ях при любых формах кривых напряже-

водом, в которой тяговые транс-

торной батареей [8].

ния и тока, а также при нелинейностях

форматоры тяговых подстанций

Мощность компенсирующей уста-

в цепях потребления и, в частности,

соединены по схеме Скотта (Вуд-

новки выбирается с учетом несинусо-

в условиях периодических напряжений

бриджа) [5];

идального характера тока электропод-

и токов, содержащих постоянные со-

••

по системе с экранированным

вижного состава. Критерием выбора

ставляющие.

усиливающим проводом при со-

и регулирования компенсирующей

Нетрудно также убедиться, что если

единении тяговых подстанций со-

установки является коэффициент потре-

в результате операции разложения функ-

гласно схеме Скотта [5, 6];

бления электрической энергии. В осно-

ции s(t) какого-либо приемника электри-

••

с использованием многофункци-

ву предлагаемого критерия положены

ческой энергии известна функция мгно-

ональных тяговых трансформато-

результаты представления мгновенной

венной непотребляемой

(обменной)

ров [7].

мощности в виде мгновенных активных

мощности q(t), то выражение q(t) = 0 яв-

1.3. Тяговое электроснабжение ско-

и реактивных мощностей.

ляется общим условием, позволяющим

ростных линий третьей категории осу-

Разложение мгновенной мощности

выполнить точный расчет этого прием-

ществляется:

s = s(t) приемника электрической энер-

ника, на входе которого будут отсутство-

••

по схеме с экранированным

гии на мгновенную мощность p = p(t),

вать обменные процессы [11].

усиливающим проводом и уста-

соответствующую процессу потребле-

2. Уменьшение числа коротких за-

новкой на тяговых подстанциях

ния энергии, и мгновенную мощность

мыканий, а также снижение электромаг-

тяговых трансформаторов с сим-

q = q(t), характеризующую обменные

нитного влияния системы тягового элек-

метрирующим эффектом, собира-

процессы на входе этого приемника,

троснабжения на электрические сети

емых по схеме Скотта;

известно[11]. Это, в свою очередь, по-

напряжением до и выше 1000 В должно

••

с использованием тяговых транс-

зволяет оценить энергетическую целе-

достигаться:

форматоров с симметрирующим

сообразность работы различных элек-

••

внедрением полимерной изоля-

эффектом

[6], а также тяговых

трических цепей с помощью отношения

ции устройств контактной сети,

трансформаторов в сочетании

постов секционирования (пунктов

Kп

с многофункциональными воль-

параллельного

секционирова-

Wo+W

тодобавочными трансформато-

ния), линии продольного электро-

рами [7]. В качестве многофунк-

снабжения нетяговых потребите-

где Wo

∫

pdt

- энергия, потребленная

ционального вольтодобавочного

лей и т.д.;

участком цепи за определенный проме-

трансформатора

(МФ ВДТ) ис-

••

уменьшением времени отключе-

жуток времени;

пользуется силовой трансформа-

ния аварийных режимов за счет

- энергия, соответствующая

тор типа ОРМЖ-10000/27, спроек-

⁼ ∫

применения вакуумных отключа-

тированный и изготовленный на

обменному процессу на этом участке за

ющих устройств и т.д.;

СВПО «Трансформатор». МФ ВДТ

тот же промежуток времени.

••

проведением профилактических

имеет расщепленную обмотку

Коэффициент Кп (коэффициент по-

работ на контактной сети, путе-

низкого напряжения (НН).

требления электрической энергии) по-

вых работ и т.д. лишь при снятии

Эта обмотка состоит из двух секций -

казывает, какая часть всей энергии на

рабочего напряжения с контакт-

полуобмоток с номинальным напряже-

участке цепи необратимо потребляет-

ной сети (для электрифицирован-

нием 2,5 кВ и номинальными токами

ся, то есть используется полезно. Для

ных линий 1 и 2);

2000 А. Конструкция и изоляция обмоток

цепей, в которых происходит только

••

использованием

безынерци-

всех вводов позволяют использовать

потребление электрической энергии,

онных

токоограничивающих

указанный трансформатор не только как

Кп = 1. Для цепей, в которых имеет ме-

устройств [10];

понижающий для установок регулируе-

сто только обмен или накопление энер-

••

внедрением блочно-модульной

мой поперечной емкостной компенса-

гии, Кп = 1. Все остальные случаи явля-

технологии при сооружении и ре-

ции, не только как вольтодобавочный,

ются промежуточными.

конструкции тяговых подстанций,

но и как комбинированное средство уси-

В отличие от известных коэффици-

линейных устройств тягового

ления системы тягового электроснабже-

ентов, оценивающих процесс переда-

и нетягового электроснабжений.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

3. Для получения нормируемых зна-

влияния токов электроподвижного со-

Кроме того, за счет электромагнитно-

чений показателей качества электриче-

става, гальванического влияния стека-

го влияния токов молнии при их разрядах

ской энергии в точке общего присоеди-

ющего с рельсового пути тока на низ-

в непосредственной близости от тяговых

нения должны быть внедрены:

ковольтные сети и электроустановки

сетей уровни перенапряжения в контакт-

а) на тяговых подстанциях: тяговые

должно достигаться следующими ме-

ной сети превышают пробивное напря-

трансформаторы с симметрирующим

роприятиями.

жение изоляции опор. Для ограничения

эффектом, соединенные по схеме Скот-

5.1. Отказом от использования рель-

перенапряжений в контактной сети, име-

та, трансформаторы с расщепленными

сового пути в качестве естественного за-

ющих место при разрядах токов молнии

обмотками;

много-функциональные

землителя опор контактной сети [10, 12].

в землю, применение грозозащитных

вольтодобавочные трансформаторы;

Установлено [10, 12], что существую-

устройств невозможно по технико-эконо-

б) продольная емкостная компенса-

щие типы дистанционных защит позво-

мическим соображениям [11].

ция (УПРК) и поперечная емкостная ком-

ляют определить возникновение режи-

Картина распределения мгновенных

пенсация (УППК), установленные, соот-

ма короткого замыкания, обусловленно-

значений напряжений «Рельсы - земля»

ветственно, на постах секционирования

го нарушением изоляции в опоре в том

при пробое изоляции контактной сети

и тяговых подстанциях.

случае, если арматура опор контактной

в грозовой период приведена на рис. 2.

Для повышения надежности рабо-

сети соединяется с тросом группового

Показано, что при использовании

ты систем тягового электроснабжения

заземления, длина которого не превы-

в качестве заземлителя опор контакт-

компенсирующие установки должны

шает 400 м.

ной сети экранирующего провода уров-

быть регулируемыми с возможностью

В случае невозможности соедине-

ни перенапряжений в рельсовых сетях

выполнения повышенного числа ком-

ния арматуры опор контактной сети

меньше аналогичных величин в случае,

мутаций [8].

с тросом группового заземления необ-

если рельсовый путь используется в ка-

4. Обратная тяговая сеть, включа-

ходимо его подключать к двум искус-

честве естественного заземлителя.

ющая в себя рельсовый путь с межпут-

ственным заземлителям, сопротивление

5.3. Заземлением

грозозащитных

ными и рельсовыми соединителями,

растеканию каждого из которых не пре-

устройств

(ограничителей перенапря-

путевые

дроссель-трансформаторы,

вышает 15 Ом.

жения) трансформаторных подстанций,

рельсо-шпальную путевую решетку

5.2. Отказом от грозозащиты кон-

КТП на искусственный заземлитель с со-

и дополнительные провода, подклю-

тактной сети, питающих и усиливающих

противлением растеканию, соответству-

ченные параллельно рельсовому пути,

проводов.

ющим Правилам устройства электро-

должна обеспечивать надежное функ-

Действительно, при разряде токов

установок.

ционирование систем тягового электро-

молнии в контактную сеть происходит

5.4. Внедрением на линиях (второй

снабжения, совместимость современ-

пробой изоляции на ряде опор, по-

и третьей категории) экранирующих

ных устройств управления движением

скольку грозозащитные устройства,

проводов для частичного выравнивания

поездов с системой тягового электро-

в том числе и ОПН, расположенные на

тяговых токов по рельсовым нитям [11].

снабжения.

анкерных опорах, выполняют важную,

5.5. Значительная часть районных

5. Обеспечение допустимых уров-

но лишь частичную задачу: ограничение

потребителей электрической энергии

ней электрического влияния напря-

грозовых перенапряжений на изоляции

в России получает питание от распреде-

жения контактной сети, магнитного

анкерной опоры.

ленных по длине электрифицированных

линий продольного электроснабжения,

в том числе и при их расположении на

опорах контактной сети переменного

тока. Поэтому весьма актуально для

железнодорожного транспорта снятие

барьеров по внедрению на сети соб-

ственной распределенной генерации

электрической энергии как наиболее

приближенной к потребителям, исполь-

зующим природный газ.

Однако не всегда (и далеко не во всех

регионах) возможно использование

природного газа. Наличие и гаранти-

рованная стабильность получения пер-

вичного топлива в этом случае являются

определяющими факторами. В качестве

последнего следует рассматривать не

только другие традиционные носители

(уголь, мазут), но также, а в ряде случа-

Рис. 2. Мгновенные значения напряжений «Рельсы - земля» в зависимости от расстояния

ев - и в первую очередь, альтернатив-

до места разряда тока молнии в контактную сеть:

ные источники энергии, такие как газ

——— - при использовании в качестве заземлителя рельсового пути;

подземной газификации, биотопливо,

- - - - - - - при использовании в качестве заземлителя экранирующего провода.

водород и др.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

При обосновании инвестиционных

травматизма при обслуживании постов

современных систем тягового электро-

проектов следует учитывать наличие

ЭЦ системы TN-C-S с обязательным

снабжения переменного тока для обе-

линий электропередачи в зоне раз-

включением в схему автоматических вы-

спечения бесперебойной работы желез-

мещения электростанции или возмож-

ключателей [11].

нодорожного транспорта на скоростных

ность прокладки дополнительного га-

6. В рамках электромагнитной со-

участках.

зопровода для транспортировки газа

вместимости электроподвижного со-

подземной газификации.

става с низковольтными сетями и элек-

Литература

Существует еще целый ряд вопро-

троустановками (рельсовые цепи, цепи

1. Косарев А.Б. Энергетическая стратегия на

сов, требующих оптимального решения.

управления работой устройств связи

железнодорожном транспорте. Сборник до-

В первую очередь, учитывая резкопе-

и т.п.) должна быть согласована концеп-

кладов 45-го Совета по железнодорожному

ременный характер тяговой нагрузки,

ция отключения токов короткого замы-

транспорту государств участников СНГ. - М.:

необходимо разработать адаптивные

кания на электроподвижном составе

2007. - С. 136-140.

алгоритмы управления режимами ра-

в случае возникновения в его электро-

2. Косарев А.Б., Назаров О.Н. Научная под-

боты генераторов, основанные на кра-

установках и сетях аварийного режима,

держка высокоскоростного транспорта. - М.:

ткосрочных прогнозах, связанных с со-

обеспечено прохождение без опуска-

Железнодорожный транспорт. - 2008. № 4. -

вместной работой потребителей и ге-

ния токоприемника ЭПС воздушных

С. 23-26.

нераторов одного юридического лица,

промежутков и участков разграничения

3. Асанов Т.К., Косарев Б.И., Караев Р.И., Пе-

работающих в различных группах точек

фаз

(участков секционирования кон-

тухова С.Ю. Система тягового электроснабже-

поставки.

тактной сети).

ния участков переменного тока. Авторское

Для освоения новых малонаселен-

7. Электробезопасность обслужи-

свидетельство SU № 1689143 А1. - М.: Патент.

ных территорий с неразвитой струк-

вания электроустановок и сетей систем

07.11.91. Бюлл. № 4. - 3 с.

турой энергетики целесообразно ис-

тягового электроснабжения должна

4. Болдырев В.Н., Власов С.П.,

Ключни-

пользовать зоны отчуждения железной

обеспечиваться реализацией соот-

ков С.В., Косарев Б.И. и др. Устройство элек-

дороги для создания транспортно-энер-

ветствующих технических решений на

троснабжения электрифицированных же-

гетических коридоров, принадлежащих

стадии проектирования заземляющих

лезных дорог переменного тока. Авторское

ОАО «РЖД». В их состав должны входить

устройств, учитывающих геоэлектриче-

свидетельство SU № 1654056А1. - М.: Патент.

железнодорожные пути, автотрассы,

ский характер грунтов, климатические

07.06.91. Бюлл. № 21. - 3 с.

собственные электростанции, линии

зоны и первичные критерии электробе-

5. Марквардт К.Г. Электроснабжение элек-

продольного электроснабжения при их

зопасности [10].

трических железных дорог. М.: Транспорт.

расположении на опорах контактной

Защита персонала от поражения

1965. - 464 с.

сети для питания тяговых нагрузок и ли-

электрическим током

(заземление)

6. Мамошин Р.Р., Бородулин В.М., Зельвян-

нейных потребителей промышленного,

осуществляется выполнением требо-

ский А.Я., Титов А.Ф. Трансформаторы тяго-

транспортного и бытового назначений,

ваний Правил устройства электроуста-

вых подстанций с повышенным симметри-

оптоволоконные линии связи.

новок, ГОСТа

12.1.038-82

(переиздан

рующим эффектом. - М.: Вестник ВНИИЖТ. -

5.6. Использованием для питания

2001 году), ведомственных правил

№ 1, - 1989 - с. 22-24.

нетяговых потребителей воздушных ли-

и инструкций (в частности, ЦЭ-191 и др.).

7. Власов С.П., Косарев Б.И. Ограничение

ний напряжением 10 (20 и 35) кВ с шагом

8. Электромагнитная

совмести-

уравнительных токов и уменьшение потерь

транспозиции, равным 7,5 км, при рас-

мость систем тягового электроснабже-

электроэнергии в тяговых сетях с помощью

положении ЛЭП на отдельно стоящих

ния электрифицированных железных

ВДТ. - М.: Вестник Научно-исследовательско-

опорах и шагом транспозиции, равным

дорог с другими системами ОАО «РЖД»

го института железнодорожного транспор-

3 км, при расположении ЛЭП на опорах

не может быть обеспечена без корен-

та. - 2003. - № 3. - С. 37-42.

контактной сети переменного тока.

ного улучшения структуры управления

8. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируе-

При расположении ЛЭП 10 кВ на

энергетическим комплексом на основе

мые установки ёмкостной компенсации в си-

опорах контактной сети защита ЛЭП от

современных информационных техно-

стемах тягового электроснабжения железных

электромагнитного влияния обеспечи-

логий, систем учета, мониторинга то-

дорог. - М.: РОАТ, 2012.

вается включением резистивно-емкост-

плива и энергопотребления при ОАО

9. Косарев А.Б., Логинов С.В. Повышение на-

ных фильтров [10].

«РЖД», а также созданием собственного

дежности работы устройств автоблокировки

При применении ЛЭП 10 кВ само-

сектора генерации электроэнергии со

за счет отказа от использования рельсовых

несущих изолированных проводов

стабильным и гармонически изменяю-

путей для заземления опор контактной сети

дистанционная защита от их обрывов

щимся уровнем напряжения.

переменного тока. - М.: Вестник ВНИИЖТ,

выполняется по усовершенствованной

2009. № 2. С. 9-12.

схеме, в основу работы которой поло-

Выводы

10. Косарев А.Б., Косарев Б.И. Основы элек-

жен принцип фиксации напряжения ну-

1. Предложены технические ре-

тромагнитной безопасности систем электро-

левой последовательности, в том числе

шения по обеспечению электромагнит-

снабжения железнодорожного транспорта. -

на резистивно-емкостном фильтре при

ной совместимости электроустановок

М.: ИНТЕКСТ. - 2008. - 480 с.

его расположении в конце линии.

и сетей нетягового электроснабжения

11. Косарев А.Б., Косарев Б.И., Сербинен-

5.7. Осуществлением электроснаб-

с электрифицированными железными

ко Д.В. Электромагнитные процессы в систе-

жения постов ЭЦ от трехфазных линий

дорогами переменного тока.

мах энергоснабжения железных дорог пере-

напряжением 10-35 кВ и использовани-

2. Показана необходимость диффе-

менного тока. - М.: ООО ВМГ-Принт. - 2015-

ем для исключения пожаров и электро-

ренцированного подхода к внедрению

348 с.

Электромагнитная совместимость

№ 5 2016

12. Конча А.А., Косарев А.Б. Система тягового

Косарев Борис Иванович

mental security in electromagnetic interference

электроснабжения с экранирующим прово-

Родился в 1940 году. В 1962 году окончил

zones of AC electrified railroads». At present

дом и отсоединенными от рельсов опорами

МИИТ по специальности

«Теплоэнергети-

he works as deputy general manager of JSC

контактной сети. - М.: Электричество, 1997.

ческие установки электростанций». Доктор

«VNIIZhT». He has more than 100 publications,

№ 2. - С. 19-25.

технических наук, профессор. В 1979 году

15 author’s certificates and patents.

защитил диссертацию по теме «Электрифи-

Косарев Александр Борисович

кация железных дорог». В настоящее время

Kosarev Boris

Родился в 1964 году. В 1986 году окончил

работает профессором кафедры «Электроэ-

Was born in 1940. In 1962 he graduated from

Московский государственный университет

нергетика транспорта» МГУПС (МИИТ). Автор

Moscow State University of Railway Engineer-

путей сообщения (МИИТ) по специальности

более 300 научных трудов, имеет свыше 125

ing (MIIT) with a degree in «Heat and power

«Электроснабжение магистральных желез-

авторских свидетельств и патентов. Заслу-

machines of electrical power plants». In 1979

ных дорог». Доктор технических наук, профес-

женный деятель науки России.

he defended the thesis on the topic «Railways

сор. В 1999 году защитил диссертацию по теме

electrification». At the present time he works

«Методы и средства обеспечения экологиче-

Kosarev Alexander

as a professor of «Electric power of transport»

ской безопасности в зонах электромагнитно-

Was born in 1964. In 1986 he graduated from

department of MSURE (MIIT). He is the author

го влияния электрифицированных железных

Moscow State University of Railway Engineering

of 300 publications, more than 125 copyright

дорог переменного тока». В настоящее время

(MIIT) with specialization in «Electrical supply of

certificates and patents. He is an honored

работает заместителем генерального дирек-

main railway lines». He is a Doctor of Engineer-

academic figure of Russia.

тора АО «ВНИИЖТ». Автор более 100 публика-

ing, professor. In 1999 he defended a thesis in

ций и 15 авторских свидетельств и патентов.

the subject «Methods and means of environ-

Информация

№ 5 2016

О возмещении части затрат,

связанных с уплатой пошлин

при патентовании за рубежом

Постановлением Правительства от

мещает оператору уплаченные патент-

••

наличие не менее 100 российских

17 июня 2016 года № 548 утверждены

ные пошлины.

заявок на выдачу патента на изобрете-

правила предоставления из федераль-

Такое российское юридическое лицо

ние или полезную модель, подготовлен-

ного бюджета субсидий российским ор-

должно соответствовать следующим

ных и поданных за последний календар-

ганизациям на возмещение части затрат,

критериям:

ный год в Роспатент.

связанных с уплатой пошлин при патен-

••

отсутствие задолженности по упла-

К затратам, на возмещение которых

товании российских разработок произ-

те налогов, сборов и других обязатель-

предоставляются субсидии, относятся

водителей и экспортеров за рубежом.

ных платежей в бюджеты бюджетной

расходы на уплату международных по-

Субсидии предоставляются в преде-

системы РФ;

шлин, национальных пошлин, пошлин

лах бюджетных ассигнований и лимитов

••

осуществление деятельности в ка-

за поддержание патента в силе (не бо-

бюджетных обязательств, предусмо-

честве юридического лица не менее 3 лет;

лее чем за 3 первых года срока действия

тренных Министерству промышленно-

••

наличие в штате не менее трех

патента).

сти и торговли на соответствующий фи-

российских патентных поверенных, осу-

Отбор получателей субсидий осу-

нансовый год.

ществляющих деятельность в соответ-

ществляется Министерством промыш-

Субсидии предоставляются россий-

ствии со специализацией «Изобретения

ленности и торговли в соответствии

скому юридическому лицу, оказываю-

и полезные модели», с непрерывным

с установленным им порядком.

щему услуги по патентованию россий-

стажем работы по трудовому договору

ских разработок за рубежом в случае,

не менее 6 месяцев, для которых такое

Краснов Л.А.

если такая уплата осуществляется на

место работы является основным;

Редакция журнала

«Электроника

основании договора об оказании услуг

••

наличие не менее 50 международ-

и электрооборудование

по патентованию разработок, предусма-

ных заявок за последние 3 календар-

транспорта»

тривающего, что пользователь не воз-

ных года;

Информация

№ 5 2016

Об изменении осуществления

государственными заказчиками управления

правами Российской Федерации на

результаты интеллектуальной деятельности

гражданского, военного, специального

и двойного назначения

Постановлением

Правительства

Указанные вопросы должны быть уре-

(принято решение об обеспечении пра-

от 2 июня 2016 года № 498 в пункт 16

гулированы с Роспатентом. Для этого

вовой охраны), в том числе правовая

«Правил осуществления государствен-

государственные заказчики в трехме-

охрана в странах поставки продукции.

ными заказчиками управления права-

сячный срок со дня принятия решения

Форма уведомления, включающая в том

ми Российской Федерации на резуль-

Правительства или Федеральной служ-

числе сведения о государственном

таты интеллектуальной деятельности

бы по военно-техническому сотрудни-

учете указанных результатов интеллек-

гражданского, военного, специального

честву о поставке продукции иностран-

туальной деятельности, утверждается

и двойного назначения», утвержден-

ному заказчику должны представить

Роспатентом по согласованию с государ-

ных постановлением Правительства от

в Роспатент уведомление о результатах

ственными заказчиками. Постановление

22 марта 2012 года № 233, внесены изме-

интеллектуальной деятельности, права

вступило в силу с 1 июля 2016 года.

нения, касающиеся вопросов правовой

на которые принадлежат РФ, которые

защиты интересов РФ при поставке ино-

выражены (содержатся) в поставляемой

Краснов Л.А.

странному заказчику продукции, а так-

иностранному заказчику продукции,

Редакция журнала

же в передаваемых технологиях ее про-

а также в передаваемых технологиях ее

«Электроника

изводства (ремонта) при осуществлении

производства (ремонта), в отношении

и электрооборудование

военно-технического сотрудничества.

которых обеспечена правовая охрана

транспорта»

Информация

№ 5 2016

О правилах закрепления

исключительного права на результат

интеллектуальной деятельности,

созданный по государственному контракту

до 1 января 2008 года

Постановлением

Правительства

зации которого до 1 января 2008 года

сударственный заказчик должен заклю-

Российской Федерации от 31 октября

создан РИД, и государственным заказ-

чить с исполнителем или указанным им

2015 года № 1174 утверждены Прави-

чиком по закреплению исключительно-

лицом договор о безвозмездном отчуж-

ла закрепления за исполнителями ра-

го права на РИД, если государственным

дении исключительного права на РИД.

бот и иными лицами исключительного

заказчиком не осуществлено практиче-

Расходы по государственной реги-

права на результат интеллектуальной

ское применение (внедрение) этого РИД

страции перехода исключительного

деятельности (РИД), созданный по го-

до 1 января 2015 года.

права на РИД возлагаются на исполните-

сударственному контракту до 1 января

Если РИД требует государственной

ля или указанное им лицо.

2008 года и принадлежащий Российской

регистрации и такая государственная

В договор также включается условие

Федерации или субъекту Российской

регистрация не осуществлена, государ-

об обязанности исполнителя или указан-

Федерации, если государственным за-

ственный заказчик после обращения

ного им лица и последующих правооб-

казчиком не осуществлено практиче-

исполнителя уведомляет его о наличии

ладателей предоставить по требованию

ское применение (внедрение) этого ре-

у него права принятия необходимых

государственного заказчика указанному

зультата до 1 января 2015 года.

мер по осуществлению государствен-

им лицу безвозмездную (простую) неис-

Действие Правил распространяется

ной регистрации и получению патента.

ключительную лицензию на использо-

на РИД гражданского назначения, све-

В случае если уже имеется госу-

вание РИД для государственных нужд.

дения о которых не составляют государ-

дарственная регистрация РИД либо

ственной тайны.

если он не требует государственной

Краснов Л.А.

Правила определяют порядок взаи-

регистрации и при этом практическое

Редакция журнала «Электроника

модействия между исполнителем госу-

применение (внедрение) этого РИД не

и электрооборудование

дарственного контракта, в ходе реали-

осуществлено до 1 января 2015 года, го-

транспорта»

Информация

№ 5 2016

Сведения об авторах

Д.т.н.

К.т.н.

Попов Юрий Васильевич

Доманов Виктор Иванович

+7-916-384-48-73

+7-8422- 41-18-63

Киселев Александр Александрович

Д.т.н., профессор

+7-921-411-53-06

Красовский Александр Борисович

+7-916-147-23-86

Д.т.н., профессор

Ютт Владимир Евсеевич

Д.т.н., профессор

+7-499-155-04-20

Аполлонский

Станислав Михайлович

Панченко Юрий Вадимович

+7-812-235-55-31

+7-923-240-60-65

Д.т.н., профессор

Косарев Александр Борисович

Ким Константин Константинович

+7-499-260-41-02

+7-903-096-57-70

К.т.н.

Денисов Илья Владимирович

+7-915-776-24-14

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.