автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективности электровозов новых поколений на основе применения современных информационных технологий

На правах рукописи

Сорин Леонид Наумович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ НОВЫХ ПОКОЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2005

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ») и на кафедре «Электрическая тяга» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ)

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Иньков Юрий Моисеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ротанов Николай Алексеевич

доктор технических наук, профессор Копылов Игорь Петрович

доктор технических наук, профессор Петленко Борис Иванович

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (г. Коломна)

Защита диссертации состоится 2005 года в /^часов на засе-

дании диссертационного совета Д 218.005.02 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 15, ауд 1(240

Автореферат разослан "¿о" 2005 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 218.005.02,

д.т.н., профессор

С.П.Власов

1Ы11 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Действующие в стране государственные программы «Модернизация транспортной системы России» (2002-2010 гг. ) и «Структурная реформа на железнодорожном транспорте» исходят из того, что до 2010 г. на железных дорогах России грузооборот возрастет по сравнению с 2003 г. в 1,5 раза, а пассажирооборот в 1,1 -1,2 раза.

«Генеральная схема развития железнодорожного транспорта на период до 2010 г.», разработанная ФГУП «Гипротранстэи», показывает, что такие перевозки могут быть осуществлены при увеличении длины электрифицированных магистральных железных дорог до 44,5 тыс. км при росте среднего веса грузового поезда брутто до 4008 т, средней участковой скорости в грузовом движении до 43,8 км /ч.

Одна из главных задач при реализации этих планов - создание новых типов электровозов. При этом должны быть достигнуты следующие цели:

- повышена технико-экономическая эффективность перевозок;

- повышена безопасность движения, улучшены условия и повышена производительность труда железнодорожного персонала;

- обеспечена максимальная унификация оборудования электровозов различных типов и назначения;

- уменьшена энергоёмкость перевозок;

- снижены расходы на техническое обслуживание и ремонт электровозов и связанной с ним инфраструктуры;

- сокращены сроки разработки и подготовки производства новых электровозов и их узлов.

В соответствии с действующим в настоящее время типажом, утверждённым в конце 2002 г., перспективные электровозы должны создаваться на базе электрооборудования с использованием короткозамкнутых трехфазных асинхронных тяговых двигателей (АТД) и статических преобразователей электроэнергии (СПЭ).

Работы по созданию электровозов с АТД впервые в мире были начаты в СССР в 60-х годах двадцатого столетия.

Несмотря на большой объём выполненных "-ур»-""■■

МС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

тальных исследований, имеющийся опыт произвс

гас НАЦИОНАЛЬНА«

дстваБМеЯМГОНГДЦИИ £лск-

С.Пст«9вдо/

о»

троподвижного состава с АТД, ряд теоретических и практических вопросов ещё ждёт своего решения.

Прежде всего, требует развития научное обеспечение разработок образцов подвижного состава нового поколения. Оно должно позволять вести исследования сложных процессов в электромеханической системе электровоза на ранних стадиях его создания с использованием проектных (расчетных) данных и избавлять от необходимости изготовления дорогостоящих макетных образцов оборудования, что обеспечит сокращение сроков создания новых электровозов. При этом желательно, чтобы были получены не только качественные, но и с достаточной степенью точности количественные характеристики.

Цель диссертационной работы - создание научного обеспечения про-ектно-конструкторских разработок электровозов с АТД, позволяющего на основе накопленного опыта и современных достижений в области компьютерного моделирования электромагнитных процессов сократить сроки их выполнения и стоимость, повысить качество проектов и технико-экономические показатели перспективных локомотивов.

Задачи исследования, которые поставлены и решены в работе для достижения цели:

1. Разработка эффективных комплексных компьютерных моделей для исследования процессов в электромеханической системе электровоза.

2. Построение уточненных математических моделей различных уровней для исследования электромагнитных процессов в электрической части электровоза: тяговых двигателях, трансформаторе и дросселях, а также в силовых цепях преобразователей электроэнергии.

3. Разработка варианта схемного решения преобразователя электроэнергии, обеспечивающего максимальное использование моментов АТД.

4. Разработка методик расчета и способов подавления электромагнитных помех.

5. Разработка методики расчета перенапряжений в силовых цепях ЭПС при действии атмосферных и коммутационных импульсов перенапряжений с целью оптимизации уровней электрической прочности изоляции оборудования.

Методы исследований. В диссертации применялись: численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными; метод

конечных элементов; численный метод решения интегральных уравнений метод граничных элементов; комбинированный метод конечных и граничных элементов для расчета электромагнитных полей; метод Гира для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.

Достоверность результатов, сформулированных в диссертации, обеспечивается:

- корректировкой принятых допущений и строгостью формальных преобразований;

- применением фундаментальных законов теории электромагнитного поля, теории электрических и магнитных цепей;

- согласованием теоретических положений и результатов расчета с данными экспериментальных исследований, полученных в ОАО «ВЭлНИИ», ВНИИЖТе, фирме АБгапг (Швейцария) и других организациях при стендовых испытаниях, испытаниях на экспериментальных полигонах и в условиях эксплуатации, а также с результатами расчетов, приведенными в литературных источниках.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Уточнённая компьютерная модель электромагнитных процессов в АТД на уровне мгновенных значений, позволяющая исследовать любые возможные режимы работы двигателей. Модель построена на основе теории цепей и теории поля, учитывает зубчатую структуру статора и ротора, насыщение стали, дискретное распределение обмоток.

2. Схема замещения и математическая модель для к-ой временной гармоники напряжения установившихся электромагнитных процессов в двух АТД, работающих на «электрический вал» и имеющих по две 3-х фазные обмотки на статорах.

3. Уточнённая математическая модель электромагнитных процессов в тяговых трансформаторах, построенная на основе теории поля и теории цепей.

4. Способ регулирования нагрузок АТД, основанный на коррекции их фазных токов за счет воздействия в цепях взаимосвязи между работающими по схеме «электрический вал» двигателями.

5. Методики расчета индуктивности и эквивалентной емкости реактора с разомкнутой магнитной цепью и незаземленным сердечником.

6. Методика расчета потерь в конденсаторах входного фильтра по амплитуде переменной составляющей при широтно-импульсном регулировании напряжения на двигателе по синусоидальному закону (ШИМС).

7. Методика расчета параметров фильтров, обеспечивающих электромагнитную совместимость электровоза с АТД и тяговой сети.

Научная новизна. Новизна научных результатов, полученных в диссертации, заключается в том, что впервые:

1. Созданы уточнённые компьютерные модели электромеханической системы электровоза и его отдельных узлов, при помощи которых проведены исследования процессов в электрической части электровоза в стационарных и переходных режимах с учётом явлений, имеющих место в магнитных и токовых цепях тяговых двигателей, трансформаторов, дросселей и другого оборудования.

Уточненная модель АТД отличается от известных тем, что для определения параметров схемы замещения использован более строгий метод расчета магнитного поля - комбинированный метод конечных и граничных элементов.

2. Разработана методика расчета наиболее опасных величин амплитуд электромагнитных помех, возникающих при работе АТД от статических преобразователей электроэнергии, и параметров элементов пассивного активного, и гибридного (совместный пассивный и активный) фильтров для их подавления.

3. Разработана методика расчета потерь в конденсаторах входного фильтра по амплитуде переменной составляющей при широтно-импульсном регулировании напряжения на двигателе методом ШИМС.

4.Предложены способ регулирования нагрузок АТД и улучшения в конструкции ротора.

Практическая значимость и реализация результатов заключается в:

- разработке и включении в систему автоматического проектирования (САПР) электровоза «Программы поверочного расчета асинхронного двигателя»;

- разработке и включении в систему САПР электровоза «Программы теплового расчета асинхронного тягового двигателя»;

- обосновании типа и разработке рекомендаций по определению рациональных параметров элементов входных гибридных фильтров, которые обеспечивают минимальную величину амплитуды наиболее опасной гармонической составляющей помехи;

- разработке методики определения потерь в конденсаторах фильтра по величине амплитуды переменной составляющей напряжения на них для различных режимов регулирования.

Предлагаемые в работе математические модели, методики и программы расчетов и исследований позволяют на ранних стадиях создания новых электровозов дать рекомендации по разработке их схем и проектированию электрооборудования .

Созданное в процессе работы программное обеспечение использует ОЛО «ВЭлНИИ» при проектировании новых электровозов, а также в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) и РГУПС. В частности, предложенная программа расчета асинхронного тягового двигателя позволяет в короткий срок оценить различные варианты конструкции его узлов. Программа использована при расчете и проектировании всех типов АТД, созданных в ОАО «ВЭлНИИ»: НБ 602, НБ 607, НБ 609, HTA 1200, HTA 350 и опубликована в монографии «Проектирование тяговых двигателей», которая используется в качестве учебного пособия.

Приведенный в работе анализ позволяет обоснованно выбрать систему питания АТД для проектируемых в настоящее время электровозов ЭП2 и ЭПЗ.

Методика расчета параметров входного фильтра использована при создании электровозов НПМ2, 2ЭС4К, ЭП2.

Методика определения величин первых гармонических тока двигателя и методика расчета потерь в конденсаторах фильтра использованы при выборе типов конденсаторов и параметров фильтров для всех систем тяговых и вспомогательных приводов проектируемых электровозов с АТД, в которых используется регулирование напряжения двигателей методом ШИМС.

Предложенная методика оценки перенапряжений в схеме электровоза позволила определить требуемые параметры ограничителей напряжения для электровозов постоянного тока и создать такой ограничитель. Ограничитель типа ОПН 3,3 будет установлен на электровозах ЭП2К, 2ЭС4К. Исследованы результаты воздействия импульсов перенапряжений с крутым фронтом, ос-

такицихся после вышеуказанного ограничителя, даны рекомендации по выбору параметров силовых полупроводниковых приборов преобразователей.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научных конференциях и симпозиумах, в числе которых:

- 4-я региональная научно-техническая конференция по применению вычислительной техники, Ростов н /Д., 1975 г;

- 5-я ,6-я Всесоюзные и 3-я, 4-я Международные научно-технические конференции «Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране», Новочеркасск, Тбилиси ,1981, 1987, 2000, 2003 гг.;

-II -я Международная научно-техническая конференция «Проблемы создания подвижного состава с АТД», Рига, 1990 г.;

- Всероссийские научно-практические конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока», Хабаровск, 1999,2001 гг.;

- Научно-техническая конференция «Актуальные проблемы транспорта на рубеже веков», Чита, 2000 г.;

- Х-я^Х(У-я Международные научно-технические конференции «Проблемы развития рельсового транспорт), Крым, 2000-^2004 гг.;

- 1-й и 11-й Международные симпозиумы ЕКтапз-2001, ЕИгапз-2003 «Традиции, современность, перспективы (Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России»), С.-Петербург, 2001, 2003 гг.;

- Научно-практическая конференция «Транспортный электропривод», С.Петербург, 2001 г.;

- 4-я Международная научно-техническая конференция «Новые технологии управления движением технических объектов», Ростов н/Д, 2001 г.;

- 43-я Всероссийская научно-практическая конференция « Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности», Хабаровск, 2003 г.;

- Международная конференция «Развитие транспортного машиностроения в России», «Желдормашиностроение 2004», Щербинка, Москва, 2004 г.;

- Всероссийская научно-практическая конференция «Транспорт-2004», Ростов н/Д, 2004 г.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 74 научных публикациях, в том числе 4 монографиях, 63 статьях, 7 патентах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 216 наименований и приложений. Основное содержание изложено на 284 е., проиллюстрировано 87 рис. и 42 табл. Приложения на 11 стр.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации. Сформулированы цель и задачи работы, определены методы исследований, достоверность научных положений и выводов. Приведены основные результаты и положения, выносимые на защиту, их научная новизна, практическая значимость, сведения о внедрении результатов, апробация диссертации, структура и объем работы.

Первая глава посвящена анализу положения железнодорожного транспорта в современной России, характеристик и конструкций электровозов, находящихся в эксплуатации. Приведены технические требования к перспективным магистральным электровозам. Сделан вывод о том, что перспективные электровозы должны создаваться на базе асинхронных тяговых двигателей.

Отмечен большой вклад в исследования и создание электроподвижного состава с АТД Б.К. Баранова, A.B. Грищенко, Ю.М. Инькова, И.П. Исаева,

A.JI. Лисицина, В.И. Лисунова, В.В. Литовченко, И.П. Копылова, A.C. Кур-басова, В.А. Кучумова, Д.К. Минова, А.Д. Петрушина, A.B. Плакса, Е.М. Плохова, H.A. Ротанова, А.Н. Савоськина, A.M. Солодунова, И.И. Та-льи, Б.Н. Тихменева, Л.Н. Трахтмана, В.Д. Тулупова, В.П. Феоктистова,

B.Г. Щербакова, В.П. Янова и др.

Тем не менее, как показал анализ, применяемые в настоящее время методы расчета и проектирования электровозов с АТД не позволяют быстро и с необходимой степенью достоверности решать возникающие при этом проблемы и это подтверждает необходимость решения задач, поставленных в диссертации.

Во второй главе рассмотрены математические модели узлов электрической части электровоза.

Для изучения процессов, имеющих место при работе АТД, построена модель первого уровня, позволяющая вести исследования при использовании двигателей с неразделённой обмоткой статора, а также с обмоткой, разделённой на две части, и различных вариантах питания двигателей, в том числе, по схеме «электрический вал» с корректирующими двухполюсниками (рис. 1).

Модель основана на обобщенной схеме замещения двух АТД, имеющих по две трехфазные обмотки статора (рис. 2) и представляет собой систему алгебраических уравнений для комплексных значений токов в обмотках двигателей при воздействии к-ой гармоники напряжения источника питания.

А В

С

корректирующие двухполюсники.

Рис. 1. Включение двух дви1а1елей по схеме «электрический вал» с корректирующими двухполюсниками

АТД1

/обм

//обм

Э———(I

I"

Л обм

/обм

Г\1,\к /Ал*)! Ь 11а jk^^\ /<11,2

1\\,\к

я

/п.

у'Ахл!

Г 11,2* /п,2* 1 .V и

м,

•|2ж У^ф! М\,1\

Г<\2к И

Г12,и /¿Ы,/^/,^ [/12 мД/1/

1\г,\к

1x2

25рег=?*рег+ У^ОлУ^Т^р

/*рег

1 Г22, I—Я-1

АТД 2

Г22,] к уки \Ьгг<з

]к\Л\Ьг

/22 и

11—1 ,

]Ы\Ь.

/-21.и |/у21П /21 !ЛГК |21 /м 4/^Ц 1/

/21,2*

Л'2* 21.2

Рис. 2. Схема чамещения двух АТД, включенных по схеме «электрический вал»

Фрагмент модели одной Т-образной схемы замещения АТД имеет вид:

V

1,2

V ^2*

/'п,2к +

/'22,2к =11 к',

Дю,^,,+М, 12)/ццпс+Да^М^/юияг-г^/нрд* =0 ;

41.2«

V.

/'п.гк+^л^/ниок =0;

(2)

(3)

(4)

/п,1<с + /'п,2|г — /Пцд* — /Пцлг =0 .

Аналогичные уравнения составлены для других полуобмоток АТД. По найденным значениям токов можно определить электромагнитные моменты АТД, величину их пульсаций, электрические и магнитные потери и т.п.

Для исследования переходных и установившихся режимов, включая и околостоповые, с учетом насыщения стали, зубчатости сердечников, дискретного распределения обмоток, изменения конфигурации зазора при вращении ротора построена модель второго уровня, основанная на теории цепей и теории поля. Модель представляет собой совокупность двух систем уравнений: системы обыкновенных дифференциальных уравнений, составленной для эквивалентной электрической цепи АТД, и системы нелинейных уравнений, связывающих потокосцепления и токи электрических контуров. Для определения этих связей используется эквивалентная магнитная цепь, параметры которой определяются на основе расчета магнитного поля АТД.

Для расчета магнитного поля применяется комбинированный метод конечных и граничных элементов (рис. 3).

О 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 X, М Рис. 3. Конечно-тлементиая сетка при нсполмовании комбинированного метола конечных и граничных элементов

В этом случае для немагнитной среды (зазор, изоляция, проводники) имеем интегральное уравнение магнитного потенциала

7р/Г(м)= /

дпм дп„

dГ+\y.a \\Ъ{Р)-С(М,Р)(Ю,

для ферромагнетика

где С{М,И)=\п{\1гш) ,

¿/у(-£гааГЛ+) = 0 , V-

дА~ дп

На границах раздела сред с различными магнитными проницаемостями ГФМ имеем условия

1 8А+ 1 дА~

Л+ = А~;

ц дп ц0 дп

Здесь ц - нелинейная функция модуля магнитной индукции; А - векторный магнитный потенциал; индекс «+» указывает на принадлежность величин к подобластям, занятым ферромагнетиком, индекс «-» - к остальным подобластям (воздушный зазор, изоляция, проводники обмоток статора и ротора); гмы - расстояние между точками М и N е ГФМ; Д1р - подобласти, содержащие проводники с током.

Для оценки адекватности моделей использованы результаты испытаний шести АТД типа HTA 1200, проведенных на стендах ОАО «ВЭлНИИ» и фирмы ADtranz (Швейцария). Расхождения результатов расчета и опыта не превышают 5%.

В главе 2 построена также модель электромагнитных процессов в тяговых трансформаторах на основе эквивалентных электрических и магнитных цепей. Параметры цепей определяются с применением комбинированной математической модели квазистационарного электромагнитного поля, которая включает интегральное уравнение относительно скалярного магнитного потенциала в окружающем пространстве и дифференциальные уравнения с частными производными относительно скалярного магнитного потенциала в ферромагнетике и векторного магнитного потенциала в областях, занятых обмотками. Расчет поля выполняется комбинированным методом конечных и граничных элементов. Аналогичный подход используется для расчета индуктивности реактора входного фильтра электровоза. Предложена методика для расчета индуктивности реактора с использованием понятия «глубина проникновения» поля в провод катушки. Расхождение рассчитанного по предложенной методике и измеренного в ОАО «ВЭлНИИ» значений индуктивности реактора типа ИШ 727 не превышает 10%.

Построена схема замещения реактора для расчета перенапряжений, вызванных воздействием импульсов с крутыми фронтами. Предложена новая формула для расчета эквивалентной емкости реактора.

С _С» , СМ + № + 2)

JKe N 12 N

где N - число витков катушки; С и - межвитковая емкость; С £ - емкость витков на сердечник

Доказано, что при моделировании электромеханических процессов в тяговом приводе электровоза с АТД, полупроводниковые приборы, в частности IGBT-транзисторы, можно представлять идеальными ключами.

В третьей главе исследовано влияние отклонений характеристик АТД и схем их питания на разброс моментов АТД.

Различия в моментах двух параллельно включенных АТД и токах статора вызываются разницей их скольжения. В общем случае величина скольжения зависит от технологического разброса первоначальных характеристик АТД (коэффициент разброса Кт), разности диаметров бандажей колесных пар (коэффициент эксплуатационного разброса Ä",), разности в нагреве роторов (температурный коэффициент Л"ГСШ1). Если скольжение одного из параллельно включенных АТД принять равным .vi , то скольжение второго (s2) в общем виде можно описать как

s2 = KT-K3-Kim,-s] . (Здесь и далее цифры 1 и 2 обозначают номер двигателя).

Результаты испытаний партии АТД (НБ609, HTA 350, HTA 1200) показывают, что при использовании общепринятых технологий изготовления и материалов можно принять Кт= 1,05.

Величина скольжения второго АТД при разности бандажей колесных пар AD согласно рекомендациям МЭК определяется как s2=s\p±(AD/D)[(n-\)/n],

где - знак «+» в режиме тяги, знак «-» в режиме электрического торможения; sip- расчетное скольжение; и - количество двигателей, соединенных параллельно, D - диаметр бандажа первого двигателя.

Результаты исследований показывают, что при работе электровоза происходит постепенное выравнивание диаметров бандажей, так как колесная пара большего диаметра реализует большие тяговые усилия, и поэтому имеет повышенный износ. Для сравнительных расчетов коэффициент К, принят равным 1,1.

Выражение для скольжения при неизменной частоте питающего напряжения и зависимость скольжения от температуры нагрева обмотки определяется по формуле

S ~ +— "" — ,

где (0)= 2nj\ - круговая частота вращения поля статора АТД;/| - частота напряжения питания статора; Lx, L{ соответственно индуктивности рассеяния обмотки статора и обмотки ротора, приведенной к обмотке статора; гх, г{ активное сопротивление обмотки статора и обмотки ротора, приведенное к обмотке ста юра; С) коэффициент, определяемый конструкцией двигателя.

На рис. 4 приведены результаты моделирования моментов и фазных то- \

ков при отношении скольжений двигателей ,v2/.si= 1,59, имеющем место при наиболее неблагоприятном сочетании конструктивных, технологических и эксплуатационных отклонений характеристик.

М, кН

т

Ml

~м\ -

PVVin^Vyy fyyYWTn^VVYYMyy WTVYY1T yyjtwvy ПЯНУУТ* 'W

1 80 1S2 1X4 1 КГ. 1 88 1 «О I '12 194

t,c

Рис. 4. Моменты, фазные токи параллельно включенных двигателей при отношении скольжений $2 / «1 = 1,59.

На рис. 5 приведены зависимости относительной разности моментов ЕмУс1> величины их пульсаций811уы от отношения скольжений, определяемых совокупностью конструктивных, технологических и эксплуатационных отклонений в номинальном режиме и в режимах ШИМ.

$ пуст» , %

60 50 40 30 20 10

/

I

/

4-

I

3

£ М уст» %

60 50 40 30 20 10

0

1,3 1,5 /в I, о.е а)

/ /

/ /

/

/

у

У'/-К

I/

-7,

X

/л

=к-

0 1,1 1,3 1,5 52/81,о.е б)

Рис. 5. Зависимости Ем.уст (а), 6„.уст (б) ог отношения скольжений:

1 - в номинальном режиме, 2 - в режиме ШИМ при 30 Г ц, 3 - в режиме ШИМ при 3 Гц

Приведенные результаты исследований показывают следующее:

- конструктивные отклонения параметров двигателей в пределах 5% незначительно влияют на характеристики двигателей. Относительная разность моментов двигателей в номинальном режиме при этом не превышает 6% (Зона А).

- суммарные отклонения в скольжениях двигателей, вызванные конструктивными отклонениями параметров двигателей и условиями их эксплуатации, в расчетном режиме (,у2=1,2.у1) приводят к относительной разности реализуемых моментов двигателей «20% (Зона Б).

- отклонения в скольжениях двигателей, возникающие при неблагоприятном сочетании конструктивных и технологических отклонений параметров двигателей и условий их эксплуатации (технологические отклонения 5%, разность диаметров бандажей до 6,5 мм, максимальная разность температур нагрева обмоток ротора), могут привести к значительным отличиям моментов, развиваемых параллельно включенными АТД, достигающим «55 % (Зона С).

- наибольшая разность моментов при отклонениях параметров двигателей имеет место при одноимпульсном регулировании напряжения двигателей.

- наибольшая величина пульсаций моментов двигателей в режиме ШИМ имеет место при коэффициенте модуляции Км ~ 0,5+0,6. Для более нагруженного двигателя она может составлять 70%.

- разность моментов двух параллельно включенных АТД пропорциональна разности диаметров бандажей.

Проведено сравнение наиболее часто применяемых на ЭПС систем питания двух параллельно включенных АТД: двухточечной с двухуровневым автономным инвертором напряжения (АИН); трехточечной с трехуровневым АИН; трехточечной с двухуровневыми АИН и двигателем с двумя обмотками на статоре АТД. При этом параметры входного фильтра во всех схемах привода приняты одинаковыми, закон регулирования напряжения U/f= const, соотношение величин скольжения параллельно включенных АТД ,vl=s2 и ,v2=l,2.sl. Сравнение проводилось по среднему значению момента и величине пульсаций момента.

Исследования показали, что:

- все рассматриваемые системы питания при одинаковых отклонениях в скольжениях двигателей дают примерно одинаковую разность средних значений моментов: в режиме одноимпульсного управления 16,5-18,2 % , в режиме ШИМ - 14,0-15,7 %.

- наибольшее среднее значение момента двигателей имеет место при применении трехточечной схемы питания с двухуровневыми инверторами напряжения и двигателем, имеющим две обмотки на статоре.

- наименьшая пульсация момента имеет место в режиме одноимпульсного управления (до 3 %) в трехточечной схеме питания, двухуровневыми инверторами напряжения и двигателем с двумя обмотками на статоре. В режимах ШИМ -в трехточечной схемой питания и трехуровневым АИН (до 28 %).

Из приведенных материалов следует, что выбор системы питания АТД должен производиться с учетом рода службы электровоза, стоимостных и массогабаритных показателей. Так, для грузовых поездов, где особенно важно более полное использование сцепного веса, предпочтительнее применение системы с АТД, имеющим на статоре две обмотки. Кроме того, применение такого двигателя дает возможность использовать регулирующие устройства, описанные в следующей главе, и тем самым дополнительно улучшить использование сцепной массы электровоза.

В четвертой главе произведен анализ известных способов регулирования нагрузок двигателей и предложен новый способ регулирования нагрузок двух параллельно включенных АТД с короткозамкнутым ротором и имеющим разделённые на две равные части фазные обмотки. Регулирование вы-

полняется на двигателях, связанных между собой «электрическим валом» (рис. 1), путём изменения фазных токов посредством корректирующих двухполюсников с настраиваемыми параметрами. В качестве двухполюсников можно использовать магнитные усилители. Настраиваемым параметром является индуктивность корректирующей (регулирующей) цепи.

Особенностью найденных решений регулирования нагрузок АТД при их параллельном подключении и одинаковой частоте напряжения статоров является возможность коррекции величины нагрузок двигателей независимо от режимов их работы.

Такая возможность достигается разделением полной регулируемой мощности двигателей на две части. Регулировкой меньшей из них осуществляют коррекцию нагрузок двигателей, а большей - управление рабочим режимом. Использование принципа выделения корректирующих мощностей в самостоятельное звено регулирования позволяет использовать в этих цепях относительно маломощные (до 5% от установленной мощности группы двигателей) регулирующие устройства, обладающие минимальными потерями и стоимостью.

Алгоритмом реализации коррекции нагрузок двух двигателей при их питании от общего преобразователя являются равенства:

г \2

ги+ш1л и-Ы]2)

=С, = сот1 , (5)

или

ч/2-Д/

= С2 = сот1 , (6)

где: и- напряжение на выходе преобразователя; А(7,; Д(/2 - корректирующие напряжения двух параллельно включенных АТД; /(, /2- токи двигателей, определяемые их собственными электромагнитными параметрами и диаметрами бандажей колесных пар; Д/ - корректирующее значение тока, С\, С2 - постоянные величины для каждой пары двигателей.

На рисунках 6а и 66 приведены варианты схем в однофазном исполнении, реализующие равенства (5) и (6) соответственно.

Рис. 6. Варианты схем включения одной фазы ЛТД при регулировании их иа1руюк:

а) по величине питающего напряжения, б) по величине токов двигателей

Как видно из схемы рисунка 6а, в качестве корректирующего устройства в ней применен вольтодобавочный трансформатор (ВДТ), первичная обмотка которого подключена к выходным зажимам общего преобразователя электроэнергии (ПЭ), а в цепи его вторичных (последовательных) обмоток с напряжениями Д{7, и Аи2 включены фазные обмотки двух тяговых двигателей АТД1 и АТД2. При большем числе двигателей количество вторичных обмоток должно быть, соответственно, увеличено. Для получения необходимой величины напряжений Аи1 и ДСУ2 в ВДТ предусматривается плавная регулировка (на рисунке 6 не показана) путём дополнительного подмагничивания магнитопроводов его вторичных обмоток.

Для выполнения коррекции нагрузок АТД по их току используют двигатели с разделёнными на две равные части (секции) фазными обмотками, подключаемыми к общему преобразователю ПЭ (рис.6 б).

Наличие в данной системе двигателей «электрического вала» вызывает практически одинаковую реакцию всех двигателей на изменение внешних условий работы хотя бы одного из них. Работа такой системы близка по характеру к системе с групповым приводом, когда имеет место передача вращающего момента от одного двигателя на несколько колёсных пар. Обе рассмотренные системы коррекции обеспечивают совместную работу всех двигателей группы, получающих питание от одного преобразователя, в режимах, соответствующих режиму работы АТД с наиболее жесткой характеристикой и обладающего наилучшей совокупностью энергетических показателей (сояср, кпд).

Переход на использование рассмотренных систем регулирования нагрузок АТД позволяет сократить количество силовых преобразовательных устройств, и тем самым уменьшить стоимость ЭПС с АТД. Предварительная проработка рассмотренных систем регулирования нагрузок АТД показала, что массогабаритные показатели системы с управлением по току лучше, поэтому этот вариант положен в основу дальнейших исследований.

Применение корректирующей цепи для регулирования величин момешов двух параллельно включенных двигателей при отклонениях в их характеристиках возможно только при применении двухточечной системы питания с двухуровневым АИН и АТД, имеющих на статоре две обмотки.

На рис. 7 показана эквивалентная «

Сопротивление фазы рабочей обмотки регулирующей цепи магнитного усилителя на схеме обозначено 2о .

7.п — 2п, полные комплексные сопротивления фаз двигателей равны Z\—Z\\+Z2\, ~ 21\2 + ^22

схема замещения одной фазы рассматриваемого включения АТД. Секции ста-торных обмоток одного двигателя имеют

одинаковые параметры (2п=2г\ и

Рис. 7. Эквивалентная схема замещения одной фазы включения двигателей

Уравнения Кирхгофа для этой системы в комплексной форме будут иметь вид:

• _ • _ •

/п1 +1гг2гг =1/ф , ■ _ • _ •

1\г2\г+1г\2г\ = [/ф , • _ • _ • _ •

1\12\1+1г\1п+1*2о=и* , • • •

/11-/22-/0=0 ,

(7)

/12-/21+/о=0 .

Решив систему уравнений (7) относительно токов в элементах схемы получим:

/и =/21 =-

112=122=--

/ о =

Цф(гх+2го) 20(2\+7.2)+2Х12

п-2го

(8 а)

(8 6)

(8 в)

Из (8 а) и (8 б) следует, что в рассматриваемой схеме токи в обеих фазных секциях каждого из двигателей равны между собой, поэтому их значения можно принять за токи соответствующих двигателей.

Условием равенства мощностей АТД1 и АТД2 будет:

ЛЧ'1 (") = 4г22 )' откУда следует

_ Г22^) _.С2

(9)

где /, и /2 - соответствующие модули фазных токов двигателей АТД1 и АТД2, причем /, = /п = /2|, /2 = /12 = /22

С другой стороны отношение токов двигателей АТД1 и АТД2 в рассматриваемой схеме будет равно

22+220

А

1г

С или Ь- = Ь>. (10)

17

12 ¿40

21+22о

где 210 = + 22"о| и 220 = |22 + 22о| - модули комплексных сопротивлений. С учетом (9) и(10)

-|2

=с\ (11)

7 ■^10

где 2) ,ф] и 72, ф2 - соответственно, модули и аргументы комплексных сопротивлений двигателей АТД1 и АТД2; - д//?02 + Х02 ; ф0 = агсятХ0 /го -

модуль и аргумент комплексного сопротивления двухполюсника, в качестве которого использованы рабочие обмотки магнитного усилителя.

Из (11) следует, что при изменении величины модуля 20 путем изменения, по крайней мере, одной его составляющей (/?0 или Хи) , будет меняться величина параметра С. В предельных случаях возможного регулирования 70 значение параметра С может изменяться в пределах от С = 22/2] при 20=0 до С= 1 при 20=<х, что всегда позволяет выполнить условие (9).

Электромагнитный момент АТД Л/Эм зависит от тока двигателя и скольжения. При разности в скольжениях двух двигателей его корректировка возможна только изменением тока, т.е. изменением сопротивления 20.

В рассматриваемой схеме получение необходимого для осуществления коррекции значения 20 достигается изменением его реактивной составляющей регулировкой тока управления корректирующей цепи /у.

Проведено исследование влияния параметров регулирующей цепи на разность моментов двигателей и выбраны их рациональные значения.

На рис. 8 приведены осциллограммы моментов АТД1 и АТД2 при отношении скольжений я1/з2 , равном 1,2 без регулирующей цепочки (рис. 8 а) и с регулирующей цепочкой (рис. 8 б) и индуктивности ¿„«1,8 мГн.

а)

t, С

б)

Рис. 8. Зависимости шмона при пуске при разных индуктивностях регулирующей цени элек! рического вала

На рис. 9 приведена зависимость относительной максимальной разности средних значений моментов в установившемся режиме етах уст двигателей АТД HTA 1200 от величины L„. Сопротивление регулирующей цепи незначительно влияет на разность моментов двигателей. При LB « 1,8 мГн относительная разность моментов двигателей не превышает 2%; пульсации двигателей в номинальном установившемся режиме при этом не превышают 5%.

V

12

8

4

О 2 4 6 ¿в,мГн

Рис. 9. Зависимость относительной максимальной pamociH средних значений моменюв двух параллельно включенных ЛТД HTA 1200 от величины индуктивности регулирующей цепи

Сравнение схем питания АТД с использованием системы «электрический вал» и без нее показало, что при разности моментов параллельно включённых АТД до 20% , обусловленной различием их характеристик, применение регулирующей цепи дает возможность компенсировать эту разность в такой же мере, как и при применении индивидуального питания каждого двигателя. При этом в случае применения АТД HTA 1200 масса оборудования в расчете на ось увеличится ~ на 100 кг, а потери на 1,5 кВт.

Пятая глава посвящена исследованию способов улучшения электромагнитной совместимости тяговой сети и электровозов постоянного тока с АТД. Анализ тягового тока преобразователя типа АМН, показал, что в его спектре содержатся гармоники с частотами: кратными несущей частоте преобразователя, кратными частоте питающего напряжения двигателя и комбинационными. При этом высокочастотные составляющие спектра входного тока подавляются пассивным входным LC фильтром. Гармоники же тока в дросселе и напряжения на конденсаторе фильтра низкого и среднего частотного диапазона, составляющие единицы и доли ампер и вольт, соответственно, проникают в контактную сеть. Амплитуды и длительность их без применения

фильтров значительно выше допустимых, что может привести к сбою в работе аппаратуры рельсовых цепей, особенно при нестационарных режимах.

Основным критерием при выборе параметров фильтров при заданной величине пульсации входного тока являются массогабаритные показатели. В работе рассмотрено применение пассивных, активных и гибридных фильтров высших гармонических. Компенсирующий сигнал в активном фильтре может подаваться как в последовательную, так и в параллельную цепь относительно источника помехи. Наиболее рациональным активным фильтром является источник напряжения, управляемый током (ИНУТ), который подключается последовательно с конденсатором пассивного фильтра, являющегося его нагрузкой.

Параметры пассивного фильтра определены из условия, что его резонансная частота/ф.рс, должна быть меньше критической частоты рельсовых цепей/ф.крит и определяется по формуле

Уф ре1 л т ./ф крит

Минимизация массогабаритных показателей пассивного фильтра достигается варьированием параметров и Сф. Исследования показали, что минимум массы пассивного фильтра достигается при соотношении Сф / ¿ф = =2-3 1/Ом2.

В случае применения гибридного фильтра возникает необходимость управлять источником напряжения. Один из возможных вариантов схем тягового электрооборудования с применением гибридного фильтра приведен на рис. 10. Оценка эффективности активных средств фильтрации и обоснование рекомендаций по выбору структуры управления и параметров элементов активного фильтра выполнена с помощью передаточных функций.

На рисунке 10 «б» обозначено операторное сопротивление 2 и проводимость К пассивных элементов фильтра и операторные изображения J и Е источников тока](1) и э.д.с. е(1).

б)

Рис. 10. Электрическая принципиальная схема включения гибридного филыра (а)

и схема замещения (б)

Источником возмущения в расчетной схеме служит источник тока J, а реакцией на это возмущение является входной ток / и напряжение и на выходе однозвенного фильтра.

В качестве базового варианта рассмотрен пассивный однозвенный фильтр. Его передаточные функции

соответствуют расчетной схеме, изображенной на рисунке 10 б. Амплитуды входного тока и напряжения для режима с отношением С/£ г 2 1/Ом2 и параметрами £= 5,1 мГн , С = 10 мФ (/¡к,® 21 Гц) приведены на рис. 11. На этом рисунке и на рис. 12. и 13 приведены зависимости для полного и опасного диапазона частот (15 -КЗ 5 Гц).

|'о<»)

|и0(*

0 01

I 10

I 10 •

I 10 "

1 10 '

1), ( 11 1

1 !11Г 1 ■ Iй"! А 11 'Щ

1 1 \ГгЬ 1 1 11.11. ? 1-1 ..., П

I 1 ! '"'Ч; 1 Ч

• > 1 1" \||! V

1 | Им"! 1

1 • ¡1'|'1 !'!И1: 1 1 1 1 1 ' 1 1 ■ 1 !'

1 1 » ' » 1| п

О 1

100

0 1 О 13 О 17 0 2 О 23 О 27

Рис. 11. Зависимости 1«(х), 1!«(х) дли пассивного фильтра

Для определения частоты по этому и дальнейшим графикам необходимо значения по оси «х» умножать на 1000/2я = 159,2.

Рассмотрены активные фильтры двух типов: с управлением по возмущению и по реакции.

Передаточные функции фильтра с управлением по возмущению имеют вид

/, =—^—/0 г/,=—!—¿/0 1 1+Рт 0 - 1 1+Рт

Приведенные формулы позволяют заключить, что в рассматриваемом варианте активного фильтра (при выполнении условия соТ »1) амплитуды входного тока и выходного напряжения, приведенные на рис. 11, уменьшаются по сравнению с пассивным фильтром в соТ раз. Зависимости амплитуд входного тока и напряжения для этого фильтра приведены на рис. 12.

100 10 1

О 1

_!_ 1 1 ю3

МО"4 ¡и,(х)| МО"5 """ МО"6

1 ю-' 1 ю"8 1 10"*

мри; "Г" ч| Ми

I*

К

..инп' '-гГ V, Ч

N

и1., 11 1 N.

1 \\

,11« 1 \ \

,!|Н| 1 \ \

\

41 ¡1 |||||

1 N1

5

4 17

1е1(») 3 33

1«1(*)| 25

|Ч|(х) 1 67

0 83

) 13 О 131 О 137 0 14 0 143 0 147 0 15

Рис. 12. Зависимости Е\(х), 1,(х),и^(х) активного фильтра с управлением по возмущению

Для фильтра с управлением по реакции в качестве управляющего сигнала для ИНУТ используется ток входного дросселя, так что Е = К1. В этих условиях входной ток I и выходное напряжение и связаны с возмущающим током У следующими зависимостями:

1

/2 =

1+2Г+ГА:,

, С/2-2/2 , Е2-К212 ,

1

К2 = 7071( 1°'02х + ■ ) 1 + у 0,02 Л: 1 + /100*

В рассматриваемом варианте активного фильтра гармоники входного тока и выходного напряжения уменьшаются по сравнению с пассивным фильтром во всем диапазоне частот практически при той же зависимости амплитуды э.д.с. от частоты и приведены на рис. 13.

юо ю

|е2(х)| о i

|]2«| 0 01

№«1 .... 1 10

1 ю-4

1 10 5

I 10

Г)'" ; ■ 1 'и1', г

.1 \ 1,1., 1 (

ч, /Чу ц . , 1

■'¡14! И -Ли-* V * г у'- ! > г1"

4

ъ; V п, \

* ' Чг ! ¡¡'3

м 1 1 1 ^ 1 1

0 1 0 12 О П О 15 О 17 0 18 0 2

I 10 ^ 0 01 0 1 1 10 100

Рис. 13. Зависимости Ег(*), Л(х), ВД для активного фильтра с управлением по реакции

Введение в структуру активного фильтра дополнительного дифференцирующего звена, имитирующего постоянную составляющую, не изменяет общего характера частотных зависимостей во всем диапазоне частот.

Сравнительный анализ зависимостей 1(х), И(х), Е(х) для активных фильтров с управлением по возмущению и по реакции с учетом постоянной составляющей показал следующее:

- в диапазоне частот 1-45 Гц активный фильтр с управлением по реакции оказывает более эффективное воздействие на затухание амплитуд тока и напряжения. В диапазоне частот Н45 Гц и выше оба фильтра оказывают примерно одинаковое воздействие на затухание амплитуд тока и напряжения. В области резонансных частот более эффективен фильтр с управлением по реакции;

- амплитуда дополнительного воздействия для корректировки реакции фильтра (£) с управлением по возмущению в области низких частот в десятки раз ниже, чем в фильтре с управлением по реакции. Для резонансной частоты свыше 100 Гц в фильтре с управлением по реакции она может достигать 1000 В.

Выполнена оценка массогабаритных показателей пассивных, активных и гибридных фильтров электровоза НПМ2 для трех резонансных частот и исходных данных: входное напряжение 1500 В, емкость фильтра Сф=

10 мФ, индуктивность реактора фильтра ¿ф = 5 мГн, напряжение ИНУТ, включенного последовательно с конденсатором пассивного фильтра, при управлении по возмущению - 100 В; при управлении по реакции - 1000В .

Учитывая, что массогабаритные и стоимостные показатели активного фильтра с управлением по возмущению лучше, а также сложность настройки активного фильтра с управлением по реакции, в схемах гибридного фильтра рекомендуется применение активного фильтра с управлением по возмущению. Массогабаритные и стоимостные показатели активного фильтра с управлением по возмущению, пассивного и гибридного фильтров электровоза НПМ2 для трех резонансных частот при соотношении Сф//.ф = 2 1/ом2 приведены в таблице!.

Таблица 1. Суммарные характеристики фильтров 'ыектровоза НПМ2

Наименование /р„ = 21 Гц /ре, = 100 Гц /РС, = 1251'ц

параметра Акт. Пас Гибр Акт Пас Гибр Акч Нас Гибр

Масса, кг 260 865 1125 260 240 500 260 210 470

Объем, м3 0,24 0,46 0,7 0,24 0,16 0,4 0,24 0,13 0,37

Стоимость, о.е. 0,2 1 1,2 0,2 0,2 0,4 0,2 0,13 0,63

Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением резонансной частоты суммарные массогабаритные и стоимостные показатели улучшаются и становятся лучше показателей одного пассивного фильтра, выбранного для оптимальной резонансной частоты, обеспечивающей наилучшую совместимость с тяговой сетью. При этом затухание амплитуд тока и напряжения в диапазоне частот Н150 Гц увеличивается в сотни раз.

На основании анализа амплитуд гармоник тока и напряжения в зависимости от величины емкости конденсатора фильтра предложена инженерная методика расчета максимальных значений опасных гармонических составляющих входного тока и напряжения.

Повышение резонансной частоты сопровождается снижением величины емкости пассивного фильтра, что приводит к увеличению величины амплитуды пульсации напряжения (амплитуды переменной составляющей) на конденсаторах фильтра. Поэтому при малых значениях емкости величина пульсации напряжения может превышать допустимую величину для применяемых в схемах преобразователей конденсаторов, что увеличивает их нагрев.

Известные методики позволяют определить амплитуды пульсации напряжения на конденсаторах фильтра (АЦ,) только в режиме одноимпульсно-го регулирования.

Для определения величины пульсаций в режимах импульсного регулирования напряжения (ИР) в диссертации предложен способ замены исходной кривой напряжения на конденсаторах. Способ заключается в применении условной приведенной кривой напряжения, подаваемого на АТД в процессе регулирования. Кривая, имеющая место при регулировании напряжения на двигателе широтно-импульсным способом по синусоидальному закону (ШИМС), заменяется кривой, получающейся при регулировании напряжения на двигателе широтно-импульсным способом по прямоугольному закону (ШИМП) с постоянной амплитудой импульсов и коэффициентом заполнения, равным коэффициенту модуляции (ШИМПуср).

Результаты расчета мощности потерь в конденсаторе фильтра, полученные по известной методике для исходной и приведенной кривой напряжения, расходятся менее чем на 8 %, что приемлемо для инженерных расчетов.

Исследования показали, что амплитуда пульсации напряжения для режимов с постоянными параметрами фильтра, частотой регулирования ШИМ и частотой напряжения статора зависит от коэффициента модуляции Км и увеличивается с его ростом. Особенно это опасно в режимах, близких к номинальному. На рис. 14 приведены осциллограммы напряжений на конденсаторах входного фильтра преобразователя электроэнергии электровоза НПМ2 с ранее указанными параметрами фильтра при регулировании напряжения на АТД ШИМС и коэффициентах модуляции Кк =0,8; 0,4; 0,15. Из осциллограмм видно, что форма напряжения на конденсаторе имеет сложный характер. Среднее значение величины переменной составляющей напряжения на конденсаторах фильтра ( ?/срсд) , как показали исследования, в некоторых режимах может достигать 140 В, что значительно превышает допустимую величину (35 В при несущей частоте 385 Гц) для применяемого в данной схеме конденсатора К75-80

17, В1

1 700

2,0(1 2,05 -,!.> .

') С

Рис. 14. Осциллограммы напряжений на конденсаторах фильтра электровоза М11М2

2,10

Расчет амплитуды пульсаций напряжения на конденсаторах фильтра при ШИМП в настоящее время выполняется по известной формуле

дг/ _ Афтах ,

^^срасчбаз

где Лфтах - максимальное значение первой гармоники фазного тока, С - величина емкости конденсатора,/1КС - несущая частота регулирования преобразователя.

Получаемое при этом значение А£/с принято в дальнейшем за базовое.

Расхождение результатов расчета и экспериментальных значений для указанных выше несущих частот и Кы = 0,1+0,9 составляет « 50 %. Это объясняется тем, что форма напряжения на конденсаторах фильтра зависит от многих факторов: коэффициента модуляции, отношения длины паузы к длине проводящего состояния полупроводникового прибора на периоде несущей частоты, величины тока фазы, емкости фильтра и других, влияние которых трудно учесть.

На основании исследований, выполненных на математической модели, предложена эмпирическая формула для расчета амплитуды переменной составляющей напряжения на конденсаторах ф

Илыуа. РОС. НАЦИОНАЛЬНА; ;

БИБЛИОТЕКА

С. Петербург 1

О» Я» акт *

м*

Д^срасч ~ ^с расчбаз ' ^п ' ^" '

где /Сп - коэффициент пересчета, равный отношению максимального коэффициента заполнения синусоиды при ШИМС к максимальному коэффициенту заполнения прямоугольника с тем же основанием при ШИМП.

Анализ значений первой гармоники фазных токов двигателя для разных частот показал, что амплитуда этой гармоники изменяется пропорционально коэффициенту модуляции, а коэффициенты искажений Ки не зависят от частоты напряжения статора двигателя. Амплитуду первой гармоники фазного тока в этом случае при любой несущей частоте можно рассчитать по формуле

/ • К

I __ ном м./

ф1шах ¡у- '

и баз

где Ки, -коэффициент модуляции /-ого значения тока; /Си 6аз - базовое значение коэффициента искажения тока для несущей частоты, равной шестикратной частоте напряжения статора; /ном - номинальное значение тока двигателя.

Проведенные выше исследования выявили противоречие между выбором высокой резонансной частоты по минимуму массогабаритных показателей гибридного фильтра, обеспечивающего большую амплитуду переменной составляющей на конденсаторах фильтра при высокой несущей частоте работы преобразователей, и допустимой по нагреву величиной переменной составляющей конденсаторов фильтра. На рис. 15 приведены зависимости Д£/Сф от несущей частоты для разных резонансных частот при отношении С//, = 2 1/Ом2.

Рис. 15. Зависимости амплитуды переменной составляющей напряжения на конденсаторах фильтра Дис ф от несущей частоты для разных резонансных частот

На данном рисунке показана величина амплитуды переменной составляющей напряжения на конденсаторах фильтра для режима одноимпульсного управления напряжения на двигателе привода НПМ2 в номинальном режиме (несущая частота для конденсаторов в шесть раз больше частоты напряжения статора двигателя электровоза). Эта величина для разных типов конденсаторов различна и является определяющей для обеспечения надежной работы преобразователя.

Заштрихованная зона показывает, что с заданной амплитудой пульсаций напряжения возможна работа при несущих частотах выше 700 Гц при резонансных частотах пассивного фильтра в диапазоне 65 -г 100 Гц. Исследования, проводимые в настоящее время в ОАО «ВЭлНИИ», подтверждают рациональную частоту регулирования преобразователей на ЮВТ-транзисгорах в пределах 700-Н000 Гц при применении воздушного охлаждения. При более высоких несущих частотах резко увеличиваются мощности потерь в конденсаторах и полупроводниковых приборах.

На рис. 16 приведены зависимости массы, габаритов и стоимости гибридных и пассивных фильтров для разных резонансных частот электровоза НПМ2.

Рис. 16. Зависимости массы, объема и стоимости гибридных фильтров от речонансной часготы

Зона А показывает стоимость, массу и объем гибридных и пассивных фильтров в диапазоне резонансных частот, выбранном по условию обеспечения надежной работы аппаратуры рельсовых цепей при частотах менее 21 Гц. Зона В показывает эти же параметры для выбранной рациональной резонанс-

ной частоты. Из рисунка видно, что применение гибридных фильтров на рекомендованные резонансные частоты выше 65 Гц позволит снизить массу и габариты более чем на 30 %, стоимость более чем на 50%.

В шестой главе выполнено исследование перенапряжений на оборудовании входного фильтра электровозов постоянного тока с АТД при воздействии внешнего импульса перенапряжений с крутым фронтом: амплитуда входного импульса напряжения до 10 кВ; длительность 10 мкс-20 мс; длительность нарастания импульса К10 мкс. По данным Международного союза железных дорог (МСЖД) перенапряжения, возникающие в контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ, могут достигать 14 кВ. Современные разрядники и ограничители позволяют снизить амплитуду перенапряжений до 9-10 кВ.

Для этой цели была использована математическая модель, описанная в главе 2, элементами которой являются модель реактора входного фильтра и рекомендованная разработчиком конденсаторов модель конденсатора. Модель реактора адекватно отражает распределение напряжения по его обмотке при воздействии на него импульса перенапряжений с крутым фронтом. Это подтверждено экспериментальными исследованиями реактора типа ИШ 727 (£/„ом- ЗкВ, ^ ном 650 А, Ь нпм - 3,1 мГн, г - 0,0045 Ом). Результаты сравнения распределения напряжения по виткам обмотки приведены на рис. 17.

Проведенный цикл исследований показал, что импульс перенапряжения существенно повышает напряжение на конденсаторах фильтра. Величина напряжения в режимах с одноимпульсным регулированием напряжения на статоре двигателя зависит от резонансной частоты фильтра (рис. 18), энергии импульса перенапряжения (длительности импульса рис. 19), а в режиме ШИМ ещё и от коэффициента модуляции (рис. 20).

ЦкВ'

(200 002рк,8 97ЧВ) (200 002г^с Шй)

Исходный импульс напряжения на входе сети Имш 1ьс на вш,1е ре»ктора () -ом жигке)

Имт пьс на входе реакгорд (10-ом догме)

л с

78 145 217 299 Ж 433 905 977 649 721 793 995 937 100» 1091 11» 128 1297 1Э99 1441 1ЯЗ 15Ю 1957 172В 1901 1973 1945 ЯП7 399 2191 2233 2305 2377 2449

б)

Рис. 17. Распределение напряжения по обмотке реакгора:

а) получено на математической модели, б) получено экспериментально (вверху - виток №1, внизу - виток №10)

8 16 24 32 40 48 56 /ри,Гц

Рис. 18. Зависимость перенапряжения на конденсаторах филыра от резонансной частоты

Рис. 19. Зависимость перенапряжения Рис. 20. Зависимость перенапряжения

па конденсаторах фильтра на конденсаторах фильтра

от длительности импульса от коэффициента модуляции

Максимальные перенапряжения на конденсаторах фильтра имеют место в пусковых режимах с ШИМ, которое может достигать 4-х кратного напряжения контактной сети (рис. 21).

I

10 t ^

1.05 115 1 25 1.35 t, С

Рис.21. Осциллограммы напряжений на элементах привода при пуске в режиме ШИМ и частоте напряжения статора 5 Гц:

'/„ср -входной импульс, U/ - перенапряжение на реакторе, lJri- входное напряжение, Оф фашос напряжение, И сиг - перенапряжение на половине входной емкости

Полученные результаты должны учитываться при проектировании силовых преобразователей и входного фильтра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка схем и оборудования перспективных электровозов с трехфазными асинхронными тяговыми двигателями с короткозамкнутым ротором и статическими преобразователями электрической энергии вызывает необходимость проведения всесторонних исследований динамических процессов в его электромеханической системе, создания методов анализа и расчета элементов и узлов электрооборудования, электромагнитной совместимости ЭПС с АТД и тяговой сетью и т. д.

Изучение этих явлений на опытных образцах электровозов с различными вариантами схем и оборудования требует больших затрат средств и времени, а в ряде случаев невозможно по соображениям безопасности (Исследование поведения электровоза при скоростях, превышающих конструкционную). Более рациональным является использование для подобных исследований комплексных компьютерных моделей.

Представленная работа посвящена дальнейшему развитию теории и принципов построения локальных и комплексных компьютерных моделей, позволяющих на ранних стадиях создания новых электровозов исследовать характеристики различных вариантов схем и оборудования, а также влияния их параметров на технико-экономические показатели локомотива.

В результате выполнения работы:

1. Создана уточненная комплексная компьютерная модель электропривода ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями, позволяющая исследовать электромагнитные процессы в его элементах при различных вариантах схем статических преобразователей электроэнергии, в том числе, при питании двух параллельно включенных двигателей по схеме «электрический вал».

2. Созданы уточненные модели асинхронного тягового двигателя, в том числе с двумя обмотками на статоре, которые позволяют за счет более совершенной методики расчета магнитных полей и применения современного математического аппарата уменьшить погрешность расчета, определить локальные потери в отдельных элементах магнитопровода с учетом несинусоидальности питающего напряжения.

3. Создана уточненная математическая модель электромагнитных процессов в многообмоточных тяговых трансформаторах на основе эквивалентных электрических и магнитных цепей, параметры которых определяются расчетом с использованием системы интегральных и дифференциальных уравнений.

4. Создана математическая модель плоскомередианного магнитного поля входного реактора с разомкнутым и изолированным от земли сердечником и уточнена методика расчета его индуктивности и емкости. Последнее позволяет выполнить математическое моделирование перенапряжений в цепях входного фильтра.

5. С использованием созданных моделей:

5.1. Исследован ряд схем питания АТД с применением статических преобразователей электроэнергии и определены варианты, обеспечивающие реализацию наибольшей силы тяги и наименьшие пульсации моментов при имеющих место отклонениях характеристик двигателей и условий эксплуатации.

5.2. Разработаны инженерные программы электромагнитного и теплового расчета асинхронного тягового двигателя.

5.3. Разработаны рекомендации по выбору схемы и расчету параметров устройств (гибридных фильтров), обеспечивающих снижение электромагнитных помех, создаваемых при работе электровоза с АТД.

5.4. Выполнена оценка перенапряжений в элементах силовой цепи электрооборудования электровоза постоянного тока с АТД при воздействии атмосферных и коммутационных импульсов, даны рекомендации по оптимизации уровня электрической прочности её элементов.

6. По мере разработки отдельных компьютерных моделей , программ и методик инженерных расчетов они включались в систему автоматического проектирования электровозов и его оборудования и использовались при создании новых образцов локомотивов.

Содержание диссертационной работы отражено в следующих основных публикациях:

1. Сорин Л.Н. Особенности синтеза асинхронных тяговых двигателей электровозов: Дис. канд. техн. наук.- Ростов, 1981. - 105 с.

2. Сорин Л.Н., Малютина Л.Л. Проектирование асинхронных тяговых двигателей при помощи ЭВМ // Э.-и. Сер. Тяговое и подъемно-транспортное оборудование.- 1982.- Вып. 3(61).- С. 19-21.

3. A.c. 559331 СССР, МКИ Н 02 К 1/14, Н 02К 1/16. Статор дисковой электрической машины / Ю.В. Куприанов, A.C. Курбасов, Н.К. Иванченко, JI.H. Сорин, Н.В.Князев.-Заявл.05.04.76; опубл.25.06.77. Бюл.№18.

4. A.c. 955371 СССР, МКИ НО 2К 3/06. Короткозамкнутый ротор / М.М. Каликин, К.Г. Череповский, Л.Н. Сорин.-Заявл. 31.03.81; опубл. 30.08.82. Бюл. № 32.

5. Сорин ЛИ. Расчет лобовых вылетов эвольвентной обмотки статора //Электротехн. пром.-сть.Сер.Электрические машины.- 1982.-Вып11(141)-С.18-19.

6. Сорин Л.Н. Высота проводника асинхронного тягового двигателя// Электромеханика.-1983.-№11 .-С.92-95

7. Пат. 1056364 СССР, МКИ Н 02 К 1/22, Н 02К 17/16. Короткозамкнутый ротор/Л.Н. Сорин, М.М. Каликин.-Заявл. 19.01.82; опубл. 23.11.83. Бюл. №43.

8. Сорин Л.Н. Электродинамическое воздействие обмоток тяговых двигателей электровозов / Л.Н. Сорин, В.Г. Щербаков, М.М. Каликин // Электротехника." 1983.-№1.-С. 10-12.

9. Пат. 1327231 РФ, МКИ Н 02 К 1/10 Электрическая машина постоянного тока / Г.В. Василенко, A.A. Курочка, В.И. Седов, Л.Н. Сорин, В.Г. Щербаков. Заявл. 09.07.84, опубл. 30.07.87. Бюл. №28.

10. Применение магнитных клиньев в асинхронных тяговых двигате-лях/Л.Н.Сорин, Бычков B.C., Коломиец Н.М.//Электротехн. пром-сть. Сер. Изделия, материалы, технология,-1986.-вып. 7(7).-С.Ю.

11. Сорин Л.Н. Расчет магнитных полей в электрических машинах при переходных режимах / Л.Н Сорин, A.A. Курочка // Изв. вузов. Электромеханика,- 1986,- №6,- С. 113-114.

12. Сорин Л.Н., Малютина Л.Д. Расчет электромеханических характеристик асинхронных тяговых двигателей.//Электротехн. пром-сть. Сер. Изделия, материалы, технология.-1986.-вып.7(7).-С.11.

13. Курбасов A.C. Проектирование тяговых электродвигателей / A.C. Курбасов, В.И Седов, Л.Н Сорин.(монография)- М.: Транспорт, 1987.- 536с.

14. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / В.И. Бочаров, Г.В. Василенко, Л.Н. Сорин и др.(монография)- М.: Энергоатомиз-дат, 1992,-464с.

15. Новый электроподвижной состав магистральных и горных железных дорог / М.Б.Бондаренко, А.Г.Вольвич, Л.Н.Сорин и др.(монография)-Новочеркасск,1996.- 209с.

]6.Copun JT.H. Новому веку- новый подвижной состав //Локомотив.-2000.-№9.-С.13-14.

17. Пат. 2193979 РФ, B60L 9/16, Н.02 Р 7/74. Способ выравнивания нагрузок асинхронных тяговых двигателей электроподвижного состава /

A.Ю. Конашинский, Л.Н. Сорин, В.П. Янов,- 2001106581/28; заявл. 11.03.2001; опубл. 10.12.2002. Бюл. 34.

18. Заявка № 2002128124/09 РФ, МПК Н02М 1/084. Микропроцессорный блок управления выпрямительно-инвертоным преобразователем БУВИП (М)/ М.Д. Рабинович, Л.Н.Сорин, A.M. Кривной, С.А. Крамсков, В.И.Плис, Д.В.Стекольщиков, А.Е Чекмарев,- Заявл.22.10.2002; Решение о выдаче патента от 10.11.2004.

19. Сорин Л.Н. Исследование пульсаций напряжения на емкости входного фильтра электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями// Изв. вузов. Электромеханика.- 2003.- №4.- С. 51-56.

20. Сорин Л.Н.Новый типаж открывает двери инвестициям //Локомотив,-2003.-№9.-С.2-4.

21. Оценка эффективности пассивных и активных фильтров для статических преобразователей электроподвижного состава / Сорин Л.Н., А.И. Лещев,

B.В. Лиговченко, П.Г.Колпахчьян, К.Н.Суслова //Изв. вузов. Электромехани-ка.-2003 .-№ 1.-С.61-68.

22. Сорин Л.Н. Перспективные электровозы для железных дорог России II Железные дороги мира.- 2003.- №8.- С. 18-24.

23. Сорин Л.Н. Схема замещения и математическая модель установившихся электромагнитных процессов в асинхронных тяговых двигателях, работающих на общий электрический вал // Изв. вузов. Электромеханика.-2003 .- № 2.-С.29-35.

24. Березинец Н.И. Технология производства тяговых электродвигателей электровозов / Н.И. Березинец, В.И. Бочаров, Л.Н. Сорин; Под ред. Л.Н. Со-рина. (монография)- Новочеркасск, 2003.- 574 с.

25. Сорин Л.Н. Электровозы четвертого поколения.//Мир транспорта,-2003.-№4.-С.54-59.

26. Сорин Л.Н. Выбор рациональных параметров фильтров ЭПС постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями // Электротехника.-2004, №10.-С.7-10.

27. Сорин Л.Н. Выбор способа моделирования IGBT- транзистора в системе «статический преобразователь - асинхронный двигатель»/Л.Н. Сорин, П.Г. Колпахчьян, В.П. Янов //Электротехника.-2004.-№ 10.- С. 7-10.

28. Заявка 2003110239/09 РФ, МПК G 01 R27/26. Способ определения потерь в фильтровых конденсаторах, работающих в схемах преобразователей частоты подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями и ши-ротно-импульсным регулированием напряжения по синусоидальному закону /Л.Н.Сорин, А.И.Лещев, К.Н.Суслова.-Заявл.09.М2003;сщбп.27.112004,Бюл.№33.

29. Бочаров В.И. Расчет магнитных полей тяговых электрических двигателей методом теории цепей / В.И. Бочаров, JI.H. Сорин, Г.И. Ерошенко //4-я Региональная науч.-техн. конференция по применению вычислительной техники: Материалы конф,- Ростов н/ Д, 1975,- С. 50-51.

30. Сорин J1.H. Б Лобанов JI.M. Исследование асинхронного тягового электродвигателя // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 1980.-Т.21 .-С.62-69.

31. Особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей электровозов/Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране: Тез. докл. 5-й Всесоюз. науч.-техн. конф,- М., 1981,- С.59-60.

32. Сорин JI.H. Эффективность применения метода конечных элементов при проектировании тяговых двигателей / Л.Н. Сорин, В.И. Седов // Состояние и перспективы развития электровозостроения: Тез. докл. V Всесоюз. науч.-техн. конф,- М.: Информэлектро, 1981.- С. 49-50.

33. Сорин Л.Н. Расчет магнитных полей в электрических машинах при переходных режимах // Коммутация электрических машин. Ч.З Общие вопросы теории и проектировании машин постоянного тока. Тез. докл. г. Харьков, 5-6 дек. 1984 г.- Харьков, 1984.-С.64-65.

34. Сорин Л.Н. Сравнение вентильного и асинхронного тяговых электродвигателей / Л.Н. Сорин, A.A. Курочка // Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране: Тез. докл. 4-й Всесоюз. науч.-техн. конф., г.Тбилиси, 11-13 ноября 1987 г.- М.: Информэлектро, 1987.-С.7.

35. Сорин Л.Н. Результаты испытаний электровоза ВЛ86Ф-001 с асинхронными тяговыми двигателями/ Л.Н. Сорин, O.A. Жулев // Проблемы создания подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями: Тез. докл. П Междунар.науч.-техн. Конф; г. Рига, 5-7 февр.1990 г.-М.: Информэлектро, 1990.-С. 51-52.

36. Сушко В.Г. Автоматизированный банк данных конструкторских работ / В.Г. Сушко, Л.Н. Сорин, Л.Л. Басин, М.Б. Бондаренко // Электровозостроение: сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». - Новочеркасск, 1991. -Т32.-061-64.

37 Сорин Л.Н. Создание нового электроподвижного состава для магистральных железных дорог МПС. / Л.Н. Сорин, В.Г. Щербаков // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ»,- Новочеркасск, 1998.-Т.40.-С.10-15.

38. Сорин Л.Н. Железным дорогам страны - новый электроподвижной состав // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: Тез. докл. науч. - практ. конф., г. Хабаровск, 20—23 окт 1999г.- Хабаровск, 1999,- С. 136-137.

39. Компьютерная модель электромеханической системы шестиосного электровоза с АТД / Л.Н. Сорин, Ю.А.Бахвалов, A.A. Зарифьян, П.Г. Колпах-чьян, Е.М. Плохов Состояние и перспективы развития электроподвижного состава : Тез.докл. 3-й Междунар. науч.-техн. конф., г.Новочеркасск, 27-12 июня 2000 г.- Новочеркасск, 2000.- С.187-188.

40. Математическая модель электровоза для исследований электромеханических процессов/ JI.H. Сорин, А.А.Зарифьян, Б.И. Хоменко, В.П. Янов //В1сник Схщно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля.- Сер.Транспорт.-Луганськ, 2000.-Т1, № 7 (29).- С. 155-163.

41. Моделирование процесса в электромеханической системе электровоза с асинхронными тяговым двигателем / JI.H. Сорин, Ю.А. Бахвалов, A.A. Зарифьян, П.Г. Колпахчьян // Новые технологии - ж.д. транспорту : подготовка специалистов, организация перевозочного процесса, эксплуатация техн. средств [К 100-летию ж.д. образования в Сибири].-0мск,2000.-4.3.-С.244-247.

42. Сорин Л Н. Моделирование электромеханических электровозных систем / JI.H. Сорин, В.П. Янов, A.A. Зарифьян // Актуальные проблемы транспорта на рубеже веков: Тр. Всерос.науч.практ. конф., г. Чита, 11-12 июля 2000г.- Хабаровск: Изд-во ДВУГПС, 2000.-Т.4,- С.40-41.

43. Сорин Л. Н. Некоторые особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей при различных типах преобразователей / JI.H. Сорин, В.И.Захаров, В.И. Седов // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭл-НИИ»,- Новочеркасск, 2000.-Т.42.-С.204-223.

44. Сорин Л.И. Новый электроподвижной состав для магистральных железных дорог и промышленности // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. 3-й Междунар. науч.-техн.конф., г.Новочеркасск, 27 -29 июня 2000 г.- Новочеркасск, 2000,- С.3-5.

45. Сорин Л.Н. Особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей с различными преобразователями / JI.H. Сорин, В.И.Захаров, В.И. Седов // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. 3-й Междунар. науч.-техн.конф., г.Новочеркасск, 27 -29 июня 2000 г.- Новочеркасск, 2000.- С.138-1415.

46. Сорин Л.Н. Пассажирские электровозы для магистральных железных дорог // Новые технологии управления движением технических объектов : Материалы 3-й междунар. науч.-техн. конф., г.Новочеркасск.- Ростов н/Д, 2000.- С.44-50.

47. Сорин.Л.Н. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронными тяговыми двигателями // JI.H. Сорин, А.П. Бондарев, A.A. Зарифьян, П.Г. Колпахчьян //Вюник Сх1дно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля.-Сер.Транспорт.-Луганськ, 2001.- № 7 (41).- С. 63-68.

48. Сорин Л.Н. Конашинский А.Ю. Неравномерность вращения магнитного поля асинхронноых тяговых двигателей при питании от инвертора напряжения.//Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ»,- Новочеркасск, 2001.-Т.43.-С.118-129.

49. Сорин Л.Н. Параметры и конструктивные особенности перспективных электровозов// Транспортный электропривод-2001: Материалы науч.-практ. конф., г. Санкт-Петербург, 26-28 сент.2001г. /АО «Электросила».-СПб.,2001.-С. 14-15.

50. Сорин JJ.H. Пассажирские электровозы России / JI.H. Сории, A.J1. Носков // Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность, перспективы: Материалы Междунар. симпозиума,- СПб., 2002,- С. 203-210.

51. Сорин Л.Н., А.Л. Носков. Перспективные пассажирские электровозы России // Новые технологии управления движением технических объектов: Материалы 4-й Междунар. науч.-техн. конф., г.Ростов-на-Дону. - Ростов н/Д: СКНЦ ВШ, 2001. - Т.2.- С.3-7.

52. Сорин Л.Н. Применение новых схемных решений для повышения тяговых свойств электроподвижного состава с асинхронным тяговым асинхронным приводом./ J1.H. Сорин, В.П. Янов, А.Ю. Конашинский // Вюник Схщно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля.- Сер.Транспорт.-Луганськ, 2001.Т. 1- № 7 (41).-С. 124-128.

53. Сорин Л.Н. Современные скоростные тепловозы и электровозы. // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт : В прошлом и будущем. К 150-летию железнодорожной магистрали Санкт-Петербург ~ Москва,- СПб., 2001.-Т. 1, гл.7.-С.113-119.

54. Сорин Л.Н. Способы коррекции тяговых характеристик электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом/ Л.Н. Сорин, В.П Янов,

A.Ю.Конашинский // Транспортный электропривод-2001: Тез. докл. науч. практ. конф., Санкт-Петербург,26-28 сент.2001г. /АО «Электросила».-СПб., 20001.-С. 14-15.

55. Математическое моделирование режима трогания с места электровоза с асинхронными тяговыми двигателями/ Л.Н. Сорин, А.П. Бондарен, A.A. Зарифьян, П.Г. Колпахчьян, В.П. Янов // Вюник Схщно-укр. нац. ун-ту им.

B.Даля. Сер. Транспорт,- Луганськ, 2002.-Т2, №6 (52).-С.26-30.

56. Сорин Л.Н. Типаж перспективных магистральных электровозов // Вicник Сх1*дно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля. Сер. Транспорт.- Луганськ, 2002.-Т2, №6 (52).-С. 18-22.

57. Электромагнитная совместимость электроподвижного состава с тяговой сетью / А.И. Лещев, В.В. Литовченко, Л.Н. Сорин, К.Н. Суслова // Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та. - 2002. - №6 (52). - С.34 - 39.

58. Сорин Л.Н. Выбор параметров входного фильтра АИН с учетом допустимой величины пульсаций напряжения на конденсаторах фильтра/ Л.Н. Сорин, А.И. Лещев, К.Н. Суслова //Современные технологии - ж.д. транспорту и пром-сти: Тр. 43-й Всерос. науч.-техн.конф. ученых трансп. вузов, инж. работников и преподавателей акад. науки, г.Хабаровск: ДВГУПС, 2003.-Т1.-

C. 138-143.

59. Сорин Л.Н. Компьютерное моделирование трехмерного стационарного магнитного поля электротехнических устройств с ненасыщенными магнитными системами / Л.Н. Сорин, А.Н. Ткачев, А.Б. Устименко // Электрово-зостроение:Сб.науч.тр./ОАО«ВЭлНИИ».-Новочеркасск,2003 .-Т.45.-С210-220.

60. Сорин Л.Н. Новый подход к построению силовой схемы электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. 3-й Междунар. науч.-техн.конф., г.Новочеркасск, 27 -29 июня 2000 г.С.115-116.

61. Определение рациональных параметров входных фильтров ЭПС постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями /Л.Н.Сорин,А.И.Ле-щев, К.Н.Суслова // Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та,- 2003. Т.2.-С.11-16.

62. Сорин Л.Н. Определение рациональных параметров гибридных фильтров ЭПС постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями// Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. 4-й Междунар. науч.-техн.конф., г.Новочеркасск, 17 -19 июня 2003 г.- Новочеркасск, 2003,- С.110-112.

63. Сорин Л.Н., Лебедев Д.А. Оценка электромагнитной совместимости электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом и тяговой сети // Современные технологии - ж.д. транспорту и пром-сти: Тр. 43-й Всерос. науч.-техн.конф. ученых трансп. вузов, инж. работников и преподавателей акад.науки, г.Хабаровск:22 окт.2003г.,ДВГУПС,2003.-Т1.-С.110-115.

64. Сорин Л.Н. Способ определения потерь в фильтровых конденсаторах преобразователей частоты ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями / Л.Н.Сорин, А.И. Лещев, К.Н.Суслова // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. 4-й Междунар. науч.-техн.конф., г.Новочеркасск, 17-19 июня 2003 г.- Новочеркасск, 2003,- С.113-114.

65. Сорин Л.Н. Уточненная математическая модель электромагнитных процессов в асинхронных тяговых двигателях //Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та им. В.Даля.Техн. науки. Сер.Транспорт,- 2003.- Т.2, №9 .- С. 8 -11.

66. Сорин Л.Н., Янов В.П. Электровозы нового поколения и организация их разработки // Электрификация и науч.-техн. прогресс на ж.д. транспорте: Тез. докл. 2-го Междунар. симпозиума « ЕИташ 2003», г. Санкт-Петербург. 21-24 окт. 2003 г.-СПб.,2003 .-С.90-91.

67. Сорин Л.Н. Новые эффективные технологии в проектировании электрооборудования ЭПС/ Л.Н.Сорин, Ю.А.Бахвалов, В.П.Янов // Транспорт-2004: Тр. Всерос. науч.-практ. конф., Ростов н/Д, 2004.-С. 100-101.

68. Сорин Л Я. Определение рациональных параметров входных фильтров ЭПС постоянного тока при регулировании напряжения асинхронного тягового двигателя методом широтно-импульсной модуляции/ Л.Н.Сорин, А.И.Лещев, К.Н.Суслова// Вестник Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструк. ин-та электровозостроения /ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 2004.-№ 1 .-С.96-101

69. Сорин Л.Н., Бахвалов Ю.А. Перспективные компьютерные модели электромагнитных полей// Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та им. В. Даля. Техн. науки. Сер. Транспорт.-Луганьск,- 2004,- С. 167 - 171.

70. СоринЛ.Н. Перспективные компьютерные модели электромагнитных полей// Вюник Схщно-укр.нац.ун-ту им. В.Даля. Сер. Транспорт.- Луганськ, 2004.-С.167-171.

71. Сорин Л.Н., Бахвалов Ю.А. Современные технологии расчета электромагнитных полей // Вестник Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструк. инта электровозостроения /ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 2004.-№1.-С49-56.

72. Сорин Л.Н., Зарифьян А.А. Усовершенствованная компьютерная модель динамических процессов в электромеханической системе электровоза // Вестник Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструк. ин-та электровозостроения / ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 2004.-№1.-С.57-66.

73. СоринЛ.Н. Исследование влияния схем преобразователей энергии на величину моментов при параллельном питании двух асинхронных двигателей// Л.Н.Сорин, А.И.Лещев, Ю.А.Орлов, К.Н.Суслова // Вестник Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструк. ин-та электровозостроения / ОАО «ВЭл-НИИ».-Новочеркасск, 2004.-№2.-С. 16-24.

74. Сорин Л.Н. Влияние отклонений характеристик асинхронных тяговых двигателей и эксплуатационных условий на величину реализуемых моментов/ Л.Н.Сорин, К.Н.Суслова, В.П.Янов //Вестник Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструк. ин-та электровозостроения / ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 2004.-№2.-С.24-34.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве: [1,15,16,21,27,30,35,39+42,47,55,56,59,63, 66,67, 69,71,72] - постановка задач, математические модели, анализ результатов и выводы;[3,4,7-^9,10,14,18,24, 34,37,45,51,52,58,61,62] - обоснование конструкции и схем; [17,48,54,73,74] -идея способа регулирования нагрузок; [28,64] - идея способа определения потерь, [2,11-Й 3,29,31-К?3,36,43,57 ] - алгоритмы проектирования, схемные решения.

»11941

РНБ Русский фонд

2006-4 25622

Сорин Леонид Наумович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ НОВЫХ ПОКОЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Подписано в печать // мая 2005 г. Формат 60x84 '/,6. Бумага офсетная. Плоская печать (ризограф). Печ. л. 3,0. Тираж 100 экз. Заказ 585.

Типография ЮРГТУ (НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 Тел., факс (863-52) 5-53-03. E-mail: typographv@novoch.ru

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ -13 ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Железнодорожный транспорт в современной России

1.2 Характеристики электровозов, находящихся в эксплуатации

1.3 Технические требования к перспективным магистральным -28 электровозам

1.4 Выводы -

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ -41 ЧАСТИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

2.1 Модели электромагнитных процессов в асинхронных -41 тяговых двигателях

2.1.1 Условия работы асинхронных тяговых двигателей

2.1.2 Модель первого уровня

2.1.3 Модель второго уровня

2.1.4 Перспективная технология расчета магнитных полей -63 асинхронных тяговых двигателей

2.1.5 Оценка адекватности модели второго уровня

2.2 Модели электромагнитных процессов в тяговых трансформаторах

2.3 Модель электромагнитных процессов в реакторе электровоза

2.3.1 Расчет индуктивности реактора

2.3.2 Схемы замещения реактора для расчета процессов при -91 воздействии импульсов напряжения с крутым фронтом. Расчет емкостей схем замещения реактора

2.4 Математические модели электромагнитных процессов в -97 системах преобразования электроэнергии

2.4.1 Теоретические основы

2.4.2 Выбор способа моделирования IGBT- транзистора в -100 системе «статический преобразователь - асинхронный двигатель»

2.5 Выводы

ГЛАВА 3 ВЛИЯНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК -111 АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ И ИХ СИСТЕМ ПИТАНИЯ НА РАЗБРОС РЕАЛИЗУЕМЫХ МОМЕНТОВ

3.1 Влияние отклонений характеристик асинхронных тяговых -111 двигателей и эксплуатационных условий на величину реализуемых моментов

3.2 Исследование зависимости скольжения двигателей от условий -113 режимов работы привода

3.3 Исследование влияния конструктивных и технологических -116 отклонений на величину момента двигателей

3.4 Анализ влияния на момент асинхронных тяговых двигателей -125 схем питания

3.5 Выводы -

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СПОСОБА КОРРЕКЦИИ НАГРУЗОК -145 АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ИХ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ

4.1 Оценка способов коррекции нагрузок асинхронных -145 двигателей

4.2 Исследование регулирования нагрузок АТД с применением -149 «электрического вала»

4.3 Исследование влияния параметров регулирующей L-R цепи -155 на моменты двигателей

4.4 Технико-экономическое сравнение преобразовательных -165 систем перспективных электровозов

4.4.1 Технико-экономическое сравнение силовых -165 преобразователей энергии

4.4.2 Технико-экономическое сравнение преобразовательных -174 систем

4.5 Выводы

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УЛУЧШЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЭПС С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ И ТЯГОВОЙ СЕТИ

5.1 Высшие гармоники в сетях тягового электроснабжения

5.2 Исследование влияния параметров пассивного фильтра на -184 его массогабаритные показатели при различных резонансных частотах

5.3 Исследование зависимостей амплитуд гармоник входных -192 тока и напряжения от параметров активных фильтров

5.4 Анализ массогабаритных показателей активных фильтров и -204 суммарных показателей гибридных фильтров для различных резонансных частот

5.5 Инженерная методика определение математических -207 зависимостей для расчета амплитуд помехи входного тока

5.6 Определение величины пульсаций напряжения на -210 конденсаторах фильтра при различных способах регулирования напряжения на асинхронном двигателе

5.7 Исследование зависимости величины фазного тока первой -221 гармоники при регулировании напряжения на двигателе методом широтно-импульсного моделирования по синусоидальному закону

5.8 Определение рациональной зоны резонансной частоты -224 работы гибридного фильтра и несущей частоты работы преобразователя

5.9 Выводы

ГЛАВА 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В СИЛОВОЙ -230 СХЕМЕ ЭЛЕКТРОВОЗА С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

6.1 Перенапряжения на электроподвижном составе

6.2 Исследование перенапряжения на реакторе входного фильтра

6.3 Исследование зависимости напряжения на конденсаторах -239 фильтра от параметров импульса перенапряжения

6.4 Исследования перенапряжений на элементах блока защиты и -253 автономного инвертора напряжения

6.5 Выводы

Одним из перспективных направлений в развитии железнодорожного транспорта во всём мире является расширение полигона, работающего на электрической тяге. Это позволяет увеличить провозную и пропускную способность железных дорог и снизить эксплуатационные затраты.

Действующие в стране государственные программы «Модернизация транспортной системы России» (2002-20 Юг.г.) и «Структурная реформа на железнодорожном транспорте» исходят из того, что до 2010 г. грузооборот на железных дорогах возрастет по сравнению с 2003 г. в 1,5 раза, а пассажирооборот в 1,1-1,2 раза. Для освоения этих объёмов перевозок планируется инвестировать до 2010г. на локомотивы 160 млд. руб., грузовые вагоны - 90 млд. руб., пассажирские вагоны -60 млд. руб., электропоезда -50 млд. руб.

Генеральная схема развития железнодорожного транспорта на период до 2010г.», разработанная ФГУП «Гипротранстэи», показывает, что такие перевозки могут быть осуществлены при увеличении длины электрифицированных магистральных железных дорог до 44,5 тыс. км при росте среднего веса грузового поезда брутто до 4008т, средней участковой скорости в грузовом движении до 43,8 км /ч и повышении провозной способности до 2512 тыс. т. км.

Одна из главных задач при реализации этих планов - создание электровозов с большой осевой мощностью, улучшенными тяговыми и электрическими характеристиками, более экономичных в расчете на жизненный цикл. При этом предполагается, что большинство из закупаемых ОАО «РЖД» образцов электроподвижного состава, в том числе электровозов, будет разработано заново с использованием результатов научно-технического прогресса, и должно выпускаться российской промышленностью. Объем выпуска должен быть значительным.

Из всего, сказанного выше, следует, что при создании новых типов электровозов должны быть достигнуты следующие цели:

- повышение технико-экономической эффективности перевозок;

- повышение безопасности движения, улучшение условий и повышение производительности труда железнодорожного персонала;

- обеспечение максимальной унификации оборудования электровозов различных типов и назначения;

- уменьшение энергоёмкости перевозок;

- снижение расходов на техническое обслуживание и ремонт электровозов и связанной с ними инфраструктуры;

- сокращение сроков разработки и подготовки производства новых электровозов и их узлов.

В соответствии с действующим типажом, утверждённым в конце 2002г., перспективные электровозы должны создаваться на базе тягового привода с использованием трёхфазных короткозамкнутых асинхронных тяговых двигателей (АТД) и статических преобразователей электроэнергии (СПЭ).

Следует отметить, что работы над созданием электровозов с асинхронными тяговыми двигателями впервые в мире были начаты в СССР в 60-х годах двадцатого столетия. (В 1971 г. ОАО «ВЭлНИИ» и НЭВЗ, в содружестве с научными организациями страны, создали электровоз BJI80A с асинхронными тяговыми двигателями). В настоящее время в указанном направлении работы продолжаются в России и за рубежом.

Повышение осевой мощности электровозов с АТД, увеличение скоростей движения, специфическое влияние тягового привода с АТД на элементы конструкции электровоза и железнодорожную инфраструктуру поставили перед разработчиками тягового подвижного состава и службами, обеспечивающими организацию движения и его безопасность, ряд новых задач.

Несмотря на большой объём накопленных теоретических и экспериментальных данных, имеющийся опыт испытаний, производства и эксплуатации электроподвижного состава с АТД, ряд вопросов ещё ждёт своего решения.

Прежде всего, требует развития научное обеспечение разработок новых образцов подвижного состава этого поколения. Оно должно позволять исследовать сложные процессы в электромеханической системе электровоза на наиболее ранних стадиях его создания с использованием проектных (расчетных) данных и избавлять от необходимости изготовления дорогостоящих макетных образцов оборудования. При этом желательно, чтобы были получены не только качественные, но и, с достаточной степенью точности, количественные характеристики.

Необходимы новые методы исследования, которые позволили бы сократить сроки создания новых образцов ЭПС или их отдельных систем и устройств, повысить их эксплуатационную надёжность.

Цель и задачи исследования Целью диссертации является создание научного обеспечения проектно-конструкторских разработок электровозов с АТД, позволяющего на основе накопленного опыта и современных достижений в области компьютерного моделирования электромагнитных и электромеханических процессов сократить сроки выполнения и стоимость, повысить качество проектов и технико-экономические показатели перспективных локомотивов.

Поставленная цель требует решения следующих основных задач:

1. Разработка эффективных компьютерных моделей для исследования процессов в электромеханической системе электровоза.

2. Построение уточненных математических моделей различных уровней для исследования электромагнитных процессов в электрической части электровоза: в тяговых двигателях, трансформаторе и дросселях, а также в силовых цепях преобразователей частоты и числа фаз.

3. Разработка схемных решений тягового электропривода, обеспечивающего максимальное использование сцепных свойств электровоза.

4. Разработка мероприятий и средств снижения электромагнитных помех, методик их расчета и подавления.

5. Расчет перенапряжений в силовой цепи электрооборудования при воздействии атмосферных и коммутационных импульсов перенапряжений с целью оптимизации уровней электрической прочности основных (наиболее уязвимых) элементов электрооборудования.

Методы исследования и достоверность полученных результатов

В диссертации использовались математическое моделирование сложных электромеханических систем; численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными; метод конечных элементов; численный метод решения интегральных уравнений; метод граничных элементов; метод Гира для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений; метод Ньютона для решения систем нелинейных уравнений; комбинированный метод конечных и граничных элементов для расчета электромагнитных полей; компьютерное моделирование.

Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, а также других полученных результатов обеспечивается:

- применением фундаментальных законов теории электромагнитного поля (уравнений Максвелла), теории электрических и магнитных цепей (уравнений Кирхгофа), принципов Лагранжа и т.д.;

- удовлетворительным согласованием теоретических положений и результатов расчета с данными экспериментальных исследований, полученных в ОАО «ВЭлНИИ», фирмой Addtranz (Швейцария) и другими исследователями при стендовых испытаниях, испытаниях на экспериментальных полигонах и в условиях эксплуатации, а также с результатами расчетов, приведенными в литературных источниках.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

- уточнённая математическая модель электромагнитных процессов в АТД на уровне мгновенных значений, позволяющая исследовать стационарные и переходные режимы работы двигателей. Модель построена на основе теории цепей и теории поля, учитывает зубчатую структуру статора и ротора, насыщение стали, дискретное распределение обмоток. Для определения параметров цепей применяется комбинированный метод конечных и граничных элементов;

- схема замещения и математическая модель для к-ой временной гармоники напряжения установившихся электромагнитных процессов в двух АТД, работающих на «электрический вал», и имеющих по две 3-х фазные обмотки на статорах;

- уточнённая математическая модель электромагнитных процессов в тяговых трансформаторах, построенная на основе теории поля и теории цепей;

- способ регулирования нагрузок асинхронных тяговых двигателей электровозов, основанный на коррекции их фазных токов за счет изменения токов в цепях взаимосвязи между работающими по схеме «электрический вал» двигателями;

- методики расчета индуктивности и эквивалентной емкости реактора с разомкнутой магнитной цепью и незаземленным сердечником;

- методика расчета потерь в конденсаторах входного фильтра по амплитуде переменной составляющей при широтно-импульсном регулировании напряжения на двигателе по синусоидальному закону (ШИМС);

Научная новизна. Новизна научных результатов, полученных в диссертации, заключается в том, что впервые:

- созданы уточнённые математические модели электромеханической системы электровоза и его отдельных узлов, позволяющие вести исследования процессов в стационарном и переходных режимах с учётом явлений, имеющих место в магнитных и электрических цепях тяговых двигателей, трансформаторов, дросселей и другого оборудования, в том числе, при трогании электровоза с места;

- разработана методика расчета наиболее опасных величин амплитуд помех, возникающих при работе АТД со статическими преобразователями электроэнергии, и параметров элементов пассивных и активных фильтров для подавления этих помех;

- разработана методика расчета потерь в конденсаторах входного фильтра по амплитуде переменной составляющей при широтно-импульсном регулировании напряжения способом ШИМС;

- предложены защищенные патентами способ выравнивания нагрузок АТД и улучшения в конструкции ротора;

Предложенная автором уточненная модель АТД отличается от известных тем, что для определения параметров схемы замещения использован более точный метод расчета поля - метод конечных и граничных элементов (МКИГЭ).

Практическая значимость заключается в:

-разработке и включении в систему автоматического проектирования (САПР) электровоза «Программы поверочного расчета асинхронного двигателя»;

- разработке и включении в систему САПР электровоза «Программы теплового расчета асинхронного тягового двигателя»;

- обосновании типа и разработке рекомендаций по определению рациональных параметров элементов входных гибридных фильтров, обеспечивающих минимальную величину амплитуды наиболее опасной гармонической составляющей помехи;

- разработке методики определения потерь в конденсаторах фильтра по величине пульсаций напряжения для режимов одноимпульсного управления, широтно-импульсного регулирования по прямоугольному закону (ШИМП), широтно-импульсной модуляции способом ШИМС.

Основные разработки по этим вопросам защищены патентами и авторскими свидетельствами.

Результаты и рекомендации, сформулированные в диссертации, были использованы при разработке технических и рабочих проектов отдельных узлов, систем и электровозов в целом.

Основные положения и результаты диссертационной работы, начиная с 1975 г., докладывались на международных, всесоюзных, республиканских научно-технических конференциях и симпозиумах и опубликованы в 74 работах, в том числе 4 монографиях, 70 статьях, патентах и авторских свидетельствах.

Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 216 наименований и приложений. Основное содержание изложено на 284 страницах, проиллюстрировано 76 рисунками и 53 таблицами. 2 Приложение на 11 страницах.

Выводы

6.5.1 Подтверждена экспериментально адекватность схемы замещения сглаживающего реактора при действии импульса перенапряжений на входе.

6.5.2 Показано, что максимальное напряжение на конденсаторах фильтра зависит от резонансной частоты, амплитуды и длительности импульса (энергии импульса) перенапряжения, а в режиме ШИМ - ещё и от коэффициента модуляции.

6.5.3 Показано, что наиболее тяжелым режимом по перенапряжениям на элементах электрооборудования является режим ШИМ при пуске. Максимальное напряжение на конденсаторах фильтра может достигать ~12 кВ.

6.5.4 Скорость нарастания напряжения на конденсаторах фильтра позволяет применять блоки защиты с отечественными датчиками напряжения.

6.5.5 Коммутационная устойчивость (класс по напряжению) модулей транзисторов АИН и БЗ при действии импульсов перенапряжений определяется максимальным напряжением конденсаторов фильтра. При условии надежной работы блока защиты напряжение модулей IGBT- транзисторов АИН и БЗ может определяться максимальным напряжением сети с учётом коэффициента запаса. Напряжение диодов БЗ определяется примерно тройным максимальным напряжением сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная работа посвящена дальнейшему развитию теории и принципов построения локальных и комплексных компьютерных моделей, позволяющих на ранних стадиях создания новых типов электровозов исследовать характеристики различных вариантов схем и оборудования, а также влияния их параметров на технико-экономические показатели локомотива.

В результате выполнения работы:

1 Создана уточненная комплексная компьютерная модель электропривода ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями, позволяющая исследовать электромагнитные процессы в его элементах при различных вариантах схем статических преобразователей электроэнергии, в том числе при питании двух параллельно включенных двигателей по схеме «электрический вал».

2 Созданы уточненные модели асинхронного тягового двигателя, в том числе с двумя полуобмотками на статоре, которые позволяют за счет более совершенной методики расчета магнитных полей и применения современного математического аппарата сократить размерность задачи, уменьшить погрешность расчета, определить локальные потери в отдельных элементах магнитопровода с учетом несинусоидальности питающего напряжения и частоты.

3 Создана уточненная математическая модель электромагнитных процессов в многообмоточных тяговых трансформаторах на основе эквивалентных электрических и магнитных цепей, основанная на представлении его магнитного поля как совокупности интегрального уравнения относительно скалярного магнитного потенциала в окружающем пространстве и дифференциальных уравнений с частными производными относительно векторного магнитного потенциала в проводниках с током и скалярного магнитного потенциала в ферромагнетиках.

4 Создана математическая модель плоскопараллельного магнитного поля входного реактора с разомкнутым изолированным от земли сердечником и уточнена методика расчета его индуктивности и емкости. Последнее позволяет выполнить математическое моделирование перенапряжений в цепях входного фильтра.

5 С использованием созданных моделей:

5.1 Исследованы некоторые варианты синтеза статических преобразователей электроэнергии и определены варианты, обеспечивающие реализацию наибольшей силы тяги и наименьшие пульсации моментов при имеющих место отклонениях характеристик двигателей с учётом условий эксплуатации.

5.2 Разработаны инженерные программы расчета асинхронного тягового двигателя.

5.3 Разработаны рекомендации по выбору схемы и расчету параметров устройств (гибридных фильтров), обеспечивающих рнижение электромагнитных помех, создаваемых при работе электровоза с асинхронными тяговыми двигателями.

5.4 Выполнена оценка перенапряжений в элементах силовой цепи привода электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями при воздействии атмосферных и коммутационных импульсов, даны рекомендации по оптимизации уровня электрической прочности в разных её элементах.

6. По мере разработки отдельных компьютерных моделей, программ и методик инженерных расчетов они включались в систему автоматического проектирования электровозов и его оборудования и использовались при создании новых образцов локомотивов.

1. Березинец Н.И. Технология производства тяговых электродвигателей электровозов / Н.И. Березинец, В.И. Бочаров, JI.H. Сорин; Под ред. JI.H. Со-рина.- Новочеркасск, 2003.- 574 с.

2. Warnke J. Neue Bahnstreck: umweltfreundlich geplant, gelaut und betriebt // Die Bundesbahn.- 1988.- Bd. 64, № 12.- S. 1123-1136.

3. Тритлин Ж.Что сделано и что еще нет? // Deutschland RU.- 2002.-№1.- S. 46-48.

4. Новый взгляд на национальные железные дороги (Доклад Ин-та логистики и транспорта Великобритании) // Железные дороги мира.- 2004.-№1.-С. 9-14.

5. Котельников А.В. Железнодорожный транспорт России в 2000-2030г.г. (научная концепция) // Вестник ВНИИЖТ,- 2000.- №5.- С. 3-15.

6. Дмитриев В.А. Народнохозяйственная эффективность электрификации железных дорог и применения тепловозной тяги,- М.: Транспорт, 1980.-273с.

7. Котельников А.В. Энергоэкономическая эффективность видов тяги // Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте: Тез. докл. на втором Междунар. симпозиуме «Eltrans 2003», г.Санкт-Петербург.- СПб., 2003.- С. 14-15.

8. Сорин J1.H. 45 лет ВЭлНИИ: достижения и перспективы / J1.H. Со-рин, В.Г. Наймушин //Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО Всерос. на-уч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т электровозостроения (ОАО «ВЭл-НИИ»).- Новочеркасск, 2003.-Т.45.- С.5-20.

9. Курбасов А.С. Проектирование тяговых электродвигателей / А.С. Курбасов, В.И Седов, J1.H Сорин.- М.: Транспорт, 1987,- 536с.

10. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / В.И. Бочаров, Г.В. Василенко, J1.H. Сорин и др.- М.: Энергоатомиздат, 1992.- 464с.

11. Сорин J1.H. Электродинамическое воздействие обмоток тяговых двигателей электровозов / J1.H. Сорин, В.Г. Щербаков, М.М. Каликин // Электротехника.- 1983.- №1.- С. 10-12.

12. Сорин J1.H. Расчет магнитных полей в электрических машинах при переходных режимах / J1.H Сорин, А.А. Курочка // Изв. вузов. Электромеханика.- 1986.-№6.-С. 113-114.

13. Сорин J1.H. Конструкция крепления катушек дополнительных полюсов защиты от электродинамического воздействия токов / J1.H. Сорин, В.Г. Щербаков, М.М. Каликин // Электротехника.- 1988.- №9.- С. 70-74.

14. Скобелев В.Б. Двигатели пульсирующего тока.- Л.: Энергия, 1968.207с.

15. Сорин Л.Н. Расчет лобовых вылетов эвольвентной обмотки статора //Электротехн. пром.-сть.Сер.Элекгрические машины.-1982.-Вып.11(141).-С.18-19.

16. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин.- М.: Высш. шк., 1987.-248 с.

17. Бородулин Ю.П. Автоматизированное проектирование электрических машин / Ю.П. Бородулин, B.C. Мостейко, Г.В. Шишкин.- М.: Высш. шк., 1989.- 280 с.

18. Винокуров В.А. Электрические машины железнодорожного транспорта/В.А. Винокуров, Д.А. Попов .-М.: Высш. шк., 1986.- 511 с.

19. Курбасов А.С. Повышение работоспособности тяговых двигателей.-М.: Транспорт, 1977.- 223 с.

20. Пат. 1327231 РФ, МКИ Н 02 К 1/10 Электрическая машина постоянного тока / Г.В. Василенко, А.А. Курочка, В.И. Седов, JI.H. Сорин, В.Г. Щербаков. Заявл. 09.07.84, опубл. 30.07.87. Бюл. №28.

21. Алексеев А.Е. Тяговые электрические машины и преобразователи.-JL: Энергия, 1967.-431 с.

22. Электроподвижной состав с полупроводниковыми преобразователями / Б.Н.Тихменев, В.А.Голованов, В.Д.Радченко, З.М.Рубчинский М.: Транспорт, 1967.- 307с.

23. Щербаков В.Г., Сорин JI.H. Создание нового электроподвижного состава // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ».- Новочеркасск, 1998.- Т.40.-С.10-16.

24. Электрооборудование магистральных электровозов с полупроводниковыми выпрямителями / A.JI. Курочка, В.П. Янов, Б.А. Тушканов, Л.Д. Кочураев.- М.: Транспорт, 1968.- 167 с.

25. Капустин Л.Д. Особенности устройства и эксплуатации электровоза ВЛ80Р / Л.Д. Капустин, А.С. Копанев, А.Л. Лозановский.- М.: Транспорт, 1979.-289с.

26. Режимы работы магистральных электровозов / О.А. Некрасов, А.Л. Лисицын, Л.А. Мугинштейн, В.И. Рахманинов.- М.: Транспорт, 1983,- 231с.

27. Новый электроподвижной состав магистральных и горных железных дорог / Л.Н.Сорин, М.Б.Бондаренко, А.Г.Вольвич, и др. Новочеркасск, 1996.- 209с.

28. Лозановский A.JI. Энергетические характеристики отечественных электровозов переменного тока // Сб. науч. тр. / ВЭлНИИ.- Новочеркасск, 1984.-Т. 25.-С. 58-69.

29. Проектирование систем управления электроподвижным составом / А.В.Плакс, Д.Д. Захарченко, Ю.Н. Иньков и др; под ред. Н.А. Ротанова.- М.: Транспорт, 1986.- 327с.

30. Автоматизация электроподвижного состава / А.Н.Савоськин, Л.А.Баранов, А.В.Плакс, В.П.Феоктистов и др.- М.: Транспорт, 1990.-310с.-(Высш. образование).

31. Плис В.И. Системы управления электроподвижным составом // Электровозостроение: Сб.науч.тр. /ОАО Всерос.науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ»).- Новочеркасск, 2003.- Т.45.-С.131-147.

32. Bezold К.Н. Anwendungen von GTO Thyristoren an elektrischen Triebfahrzeugen / K.H. Bezold, M. Mues ,J. Nestler // Elektrische Bahnen.- 1983.-№ 11.- S. 333-342.

33. Hochbruck H., Korber J. Перспективы электрической тяги при использовании электровозов с трехфазными асинхронными тяговыми двигателями //Eisenbahn technische Rundschau.- 1977.- №1/2.- S.13-24.

34. Cathmann H., Harprecht W., Weigel W.D. Ubersicht an der jungsten Entwicklungen der Drehstrom an Triebstechnik bei elektrischen Bahnen // Elektrische Bahnen.- 1988.-№1.- S.22-39.

35. Hill R.J. Electric railway traction. Traction drives with three phase induction motors // Power Engineering Journal.- 1994.-№3.- P.143-152.

36. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Н.А.Ротанов, А.С.Курбасов, Ю.Г.Быков, В.В.Литовченко.- М.: Транспорт, 1991.-336с.

37. Курбасов А.С. Перспективы применения асинхронных тяговых двигателей на электроподвижном составе // Э.-и. Железнодорожный транспорт. Сер. Локомотивы и локомотивное хозяйство.- 1983,- Вып.1.- С.5-7.

38. Dreimann К. Vergleich des Umrichter Systems fur Triebfahrzeuge mit Drehstromfahrmotoren // ETR.- 1978.- № 12.- S. 799-804.

39. Rosenberg S.A. An inverter/cycloconvertor system for variable frequency, variable voltage an power supplies // IEEE/IAS Inter. Semiconductor Power Convertor Conf. lake Buena Vista, Fla 1977.- New-York.- P. 247-255.

40. Kunes W. Fahrdrahtgespeiste Triebfahrzeuge in Drehstromtechnik mit Asynchron-oder Synchronfahrmotoren: Uberlegungen zu einem Systemvergleich / W. Kunes, A. Mubler-Nellmann // Eisenbahntechnische Rundschau.- 1984.-№ 10.-S. 761-772.

41. Hill P.J. Electric railway traction. Part2: Traction drives with three-phase induction motors // Power Engineering Journal. 1994.-№ 3.- S. 143-152.

42. Hochbruck H. Traktion mit Drehstromlokomotiven Bedeutung fur die Zukunft / H. Hochbruck, J. Korber // Eisenbahntechnische Rundschau.- 1977.- № 1/2.-S. 13-24

43. Тушканов Б.А., Янов В.П. Эволюция электрических схем и конструкции отечественных электровозов // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ВЭлНИИ.- Новочеркасск, 1996.-Т.36,- С.45-59.

44. Сорин JT.H. Некоторые особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей при различных токах преобразователей / JI.H. Сорин, В.И. Захаров, В.И. Седов // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ВЭлНИИ.-Новочеркасск, 2000.-Т.42.- С.204-223.

45. Moser R. Vergleichende Studio tiber die verschiedenen elektrischen Traktionsmotor-Typen in ihrem spezifischen Anwendungsbereich // Brown Boveri Mitt.- 1997.-№ 12.-S. 3-18.

46. Appun P. Mehrsystemlokomotiven-heutige technische Moglichkeiten der Realisierung / P. Appun, E. Reichelt // Eisenbahntechnische Rundschau.- 1989.- № 4.- S. 1995-2000.

47. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог (1845-1955 гг.). М.: Транспорт, 1995. - 564 с.

48. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог (1956-1975 гг.). М.: Транспорт, 1999. - 443 с.

49. Раков В.А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза (1976-1985 гг.). М.: Транспорт, 1990. - 238 с.

50. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации / Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднякова и др. М.: Транспорт, 1992. - 480 с.

51. Магистральные электровозы: Общие характеристики. Механическая часть / В.И. Бочаров, И.Ф. Кодинцев, А.И. Кравченко и др. М.: Машиностроение, 1991. - 224 с.

52. Зорин В.И. Современные системы обеспечения безопасности // Железнодорожный транспорт. 2000. - №11. - С. 52-54.

53. Сорин Л.Н. Состояние и перспективы развития электроподвижного состава // Локомотив.-2003.- № 9.- С. 2-4.

54. Сорин Л.Н. Перспективные электровозы для железных дорог России // Железные дороги мира.- 2003.- №8.- С. 18-24.

55. Сорин Л.Н. Новый типаж магистральных электровозов // Механо-троника и трибология транспортных систем: Сб. докл. междунар. конф.- Ростов н/Д, 2003.- Т.2.- С.282-288.

56. Сорин Л.Н. Типаж перспективных магистральных электровозов // BicHHK Схщно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля. Сер. Транспорт.- Луганськ, 2002.-Т2,№6 (52).-С. 18-22.

57. Сорин JT.H. Новый типаж открывает двери инвестициям //Локомотив.-2003.-№9.-С.2-4.

58. Сорин J1.H. Пассажирские электровозы России / J1.H. Сорин, A.J1. Носков // Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность, перспективы: Материалы Между нар. симпозиума.- СПб., 2002.- С. 203-210.

59. Сорин J1.H., A.JL Носков. Перспективные пассажирские электровозы России // Новые технологии управления движением технических объектов: Материалы 4-й Междунар. науч.-техн. конф., г.Ростов-на-Дону. Ростов н/Д: СКНЦ ВШ, 2001. - Т.2.- С.3-7.

60. Сорин JI.H. Современные скоростные тепловозы и электровозы // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт : В прошлом и будущем. К 150-летию железнодорожной магистрали Санкт-Петербург Москва.- СПб., 2001.-Т. 1, гл.7.-С.113-119.

61. Stitler G. Risikominimierung bei Fahrzeugentwicklungen // Elektrische Bahnen.-1989.-№4.-S. 104-111.

62. Сорин JI.H. Сравнение вентильного и асинхронного тяговых электродвигателей // Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране: Тез. докл. 4-й Всесоюз. науч.-техн. конф., г.Тбилиси, 11-13 ноября 1987 г.- М.: Информэлектро, 1987.-С.7.

63. Wagner R. Neue Komponenten und Programm fur Drehstromantriebe bei Bahnen / R. Wagner, G. Scholtis // Verkehrswesen.- 1989.- №2.- S.l 14-129.

64. Gathmann H. Ubersicht iiber die jungsten Entwicklungen der Drehstrom an Triebstechnik bei elektrischen Bahnen / H. Gathmann, W. Harprecht, W.D. Weigel // Elektrische Bahnen.- 1988.- № 1.- S. 22-39.

65. Kehrmann H. Vierquadrantumrichter eine netzfreundliche Einspeisung fur Triebfahrzeuge mit Drehstromantrieb / H. Kehrmann, W. Lienau, R. Nill // Elektrische Bahnen.- 1974.- № 6.- S. 135-142.

66. Литовченко B.B. 4q-S -четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока // Изв. вузов. Электромеханика. -2000.-№ 3.- С. 64-73.

67. Поздеев А.Д. Электромагнитные и механические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах.- Чебоксары, 1998.- 172с.

68. Сорин Л.Н. Силовая схема цепей тягового привода моторного вагона электропоезда ЭНЗ с асинхронными тяговыми двигателями /Л.Н.Сорин, В.Я. Дядичко, В.М.Малышев// Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ».- Новочеркасск, 2000.-Т. 42.-С.69-74.

69. Сорин Л.Н., Янов В.П. Электровозы нового поколения и организация их разработки // Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте: Тез. докл. на 2-м Междунар. симпозиуме «Eltrans 2003».- СПб., 2003.- С. 90-91.

70. Сорин Л.Н. Электровозы нового поколения. Организация их разработки и производства // Развитие транспортного машиностроения в России: Сб. докл. Междунар. конф.- М., 2004.- С. 43-46.

71. Наговицын B.C. Перспективы развития технических средств железнодорожного транспорта // Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ 70, Щербинка, 25-26 сент 2002: Сб. докл. Междунар. конф.- Щербинка, 2002.-С. 1416.

72. Сорин Л.Н. Железным дорогам страны новый электроподвижной состав // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: Тез. докл. науч. - практ. конф., г. Хабаровск, 20—23 окт 1999г.-Хабаровск, 1999.- С.136-137.

73. Новый электроподвижной состав для магистральных железных дорог и промышленности // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. 3-й Междунар. науч.-техн.конф., г.Новочеркасск, 27 -29 июня 2000 г.- Новочеркасск, 2000.- С.3-5.

74. Сорин Л.Н. Параметры и конструктивные особенности перспективных электровозов // Транспортный электропривод 2001: Материалы науч.-практ.конф.,г. Санкт-Петербург, 26-28 сент.2001г.-СПб., 2001.- С.14-15.

75. Сорин Л.Н. Перспективные электровозы //Электровозостроение: Сб. науч. тр. /ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 2001.-Т. 43.- С. 3-14.

76. Сорин Л.Н. Перспективные электровозы для магистральных железных дорог производства ОАО «НПО НЭВЗ» //Вюник Схщно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля.- Сер.Транспорт.-Луганськ, 2001.-Т1, № 7 (41).- С. 13-19.

77. Сорин Л.Н., Жулев О.Н. Результаты испытаний электровоза В Л86-001 с асинхронными тяговыми двигателями // Проблемы создания подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями в г.Риге: Тез. докл. II Междунар. науч.-техн. конф. М., 1990.- С.51-52.

78. Сорин Л.Н. Высота проводника асинхронного тягового двигателя// Электромеханика,-1983 .-№ 11 .-С.92-95.

79. Щербаков В.Г., Сорин Л.Н. Особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей электровозов // Состояние и перспективы развития эпох электровозостроения в стране: Тез. докл. 5-й Всесоюз. науч.-техн. конф.- М., 1987.- С.59-60.

80. Талья И.И. Расчет характеристик асинхронного электродвигателя при несинусоидальном напряжении / И.И. Талья, И.Л. Таргонский, А.Л. Ло-зановский // Сб. науч. тр. / ВЭлНИИ .- Новочеркасск, 1994.- Т.34.- С. 66-76.

81. Пат. 1056364 СССР, МКИ Н 02 К 1/22, Н 02К 17/16. Короткозамкну-тый ротор /Л.Н Сорин, ММ Каликин.-3аявл.19.01.82; опубл. 23.11.83. Бюл.№43.

82. Талья И.И. Электромагнитный момент и токи асинхронного тягового двигателя с двумя трехфазными обмотками на статоре / И.И. Талья, Е.М. Плохов, Ю.И. Талья // Электромеханика.- 2000,- № 3.- С. 17-22.

83. Сорин Л.Н., Малютина Л.Л. Проектирование асинхронных тяговых двигателей при помощи ЭВМ // Э.-и. Сер. Тяговое и подъемно-транспортное оборудование.- 1982.- Вып. 3(61).- С. 19-21.

84. Динамические показатели пассажирского электровоза с экипажной частью типа 20-20-20 / В.М. Кондратов, П.Е. Сергиенко, И.П. Демченко, К.Е. Мортишин, А.А. Отбоев // Сб. науч.тр. / ВЭлНИИ.- Новочеркасск, 1998.-Т.39.- С. 14-18.

85. Бадер М.П. Повышение эффективности тягового электроснабжения постоянного тока и обеспечение электромагнитной совместимости // Электроснабжение и водоподготовка.- 2000.- № 2.- С. 62-66.

86. Электромагнитная совместимость электроподвижного состава с тяговой сетью / А.И. Лещев, В.В. Литовченко, Л.Н. Сорин, К.Н. Суслова //Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та.- 2002.- № 6(52).- С. 34-39.

87. Сорин Л.Н. Программа работ ВЭлНИИ по созданию перспективных электровозов // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава : Тез.докл. 4-й Междунар. науч.-техн. конф., г.Новочеркасск, 17-19 июня 2003 г.- Новочеркасск, 2003.- С. 10-13.

88. Автоматизированный банк данных конструкторских работ / Л.Н.Сорин, В.Г.Сушко, Л.Л. Басин, М.Б.Бондаренко // Электровозостроение: Сб. науч. тр. /ОАО «ВЭлНИИ».-Новочеркасск, 1991,- Т.32.-С.61-64.

89. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю.А. Бахвалов, А.А.Зарифьян, В.Н. Кашников, П.Г. Колпахчьян, Е.М. Плохов, В.П. Янов; Под ред. Е.М.Плохова М.: Транспорт, 2001.- 286 с.

90. Косов B.C. Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути.- Коломна, 2001.-С. 16-20.

91. Погорелов Д.Ю. Введение в динамику системы тел.- Брянск: БГТУ, 1997.-254 с.

92. Сорин Л.Н. Особенности синтеза асинхронных тяговых двигателей электровозов: Дис. канд. техн. наук.- Ростов, 1981. 105 с.

93. Носков JI.H. Российское электровозостроение на пороге XXI века // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / Всерос. науч. исслед. и проект.-конструкт. ин-та электровозостроения.- Новочеркасск, 1999.- Т. 41.- С 3 - 14.

94. Пат. 2193979 РФ, B60L 9/16, Н.02 Р 7/74. Способ выравнивания нагрузок асинхронных тяговых двигателей электроподвижного состава / А.Ю. Конашинский, JI.H. Сорин, В.П. Янов,- 2001106581/28; заявл. 11.03.2001; опубл. 10.12.2002, Бюл. 34.

95. Вольдек А.И. Электрические машины.- JI.: Энергия, 1974. 839 с.

96. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических ма-шин.-М.: Высш. шк.,1987.-248с.

97. Сорин JI.H. Схема замещения и математическая модель установившихся электромагнитных процессов в асинхронных тяговых двигателях, работающих на общий электрический вал // Изв. вузов. Электромеханика.-2003 .- № 2.-С.29-35.

98. Пат. 1327231 РФ, МКИ Н 02 К 1/10. Электрическая машина постоянного тока / Г.В. Василенко, А.А. Курочка, В.И. Седов, JI.H. Сорин, В.Г. Щербаков.-Заявл. 09.07.84, опубл. 30.07.87, Бюл. №28.

99. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах /А.В.Иванов-Смоленский, Ю.В.Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов; Под ред. А.В. Иванова-Смоленского.-М.: Энерго-атомиздат, 1986.-216с.

100. Фильц Р.В. Математические основы электромеханических преобразователей. Киев: Наук, думка, 1974. - 208 с.

101. Сорокер Т.Г. Поле в зазоре асинхронного двигателя и связанные с ним реактивные сопротивления //Тр. Всесоюз. науч.-исслед. ин-та электромеханики. М., 1976. - Т.45. - С. 5 - 37.

102. Коломейцев Л.Ф. О параметрах электрических машин с зубчатым зазором / Л.Ф. Коломейцев, Р.В. Ротыч, Ф.И. Цыбулевский // Изв. вузов. Электромеханика. 1970. - №7. - С. 771 - 774.

103. Коломейцев Л.Ф. Расчет поля воздушного зазора синхронных машин с учетом двухсторонней зубчатости / Л.Ф. Коломейцев, Р.В. Ротыч, А.Г. Долгошеев // Изв. вузов. Электромеханика. 1974. - №1. - С. 48 - 55.

104. Коник Б.Е. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре электрической машины с двухсторонней зубчатостью методом скалярного магнитного потенциала // Электричество. 1976. - №2. - С. 37 - 42.

105. Иванов-Смоленский А.В. Анализ магнитного поля контура в электрической машине с двусторонней зубчатостью сердечников // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1976. - №4. - С. 37 - 51.

106. Иванов-Смоленский А.В. Метод проводимостей зубцовых контуров и его применение к электромагнитному расчету ненасыщенной электрической машины с двухсторонней зубчатостью сердечников // Электричество. 1976.-№9.-С. 18-28.

107. Иванов-Смоленский А.В., Кузнецов В.А. Универсальный численный метод моделирования электромеханических преобразователей и систем // Электричество. 2000. - №7. - С. 24 - 33.

108. Иванов-Смоленский А.В. Развитие методов расчета электромагнитных процессов в электрических машинах // Исследование и расчет электромеханических преобразователей энергии: Сб. науч. тр. / Моск. энерг. ин-т.-М.: МЭИ, 1989.-№196.-С. 5-12.

109. Сорин Л.Н., Малютина Л.Д. Расчет электромеханических характеристик асинхронных тяговых двигателей.//Электротехн. пром-сть. Сер. Изделия, материалы, технология.-1986.-вып.7(7).-С.11

110. Птах Г.К. Развитие методов расчета электромагнитных процессов в электромеханических системах с индукторными машинами: Монография.-Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. вузов. Электромеханика», 2003. 232с.

111. Chua L., Lin P. Computer Aided Analysis of Electronic Curcuits: Algorithm and Computational Techniques. - Englewood Cliffs (NJ), 1975.

112. Мудров A.E. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль.- Томск: МП «Раско», 1991.- 272с.

113. Электромагнитная совместимость электроподвижного состава с тяговой сетью / А.И. Лещев, В.В. Литовченко, Л.Н. Сорин, К.Н. Суслова // Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та. 2002. - №6 (52). - С.34 - 39.

114. Kyrz Stefan. An improved algorithm for the BEM FEM - coupling method using domain decomposition / Stefan Kyrz, Joachim Fetzer, Gutnet Lehner // IEEE Transactions on magnetics.- 1995.- Vol.31/№3.- P. 1737 - 1741.

115. Численное моделирование стационарных магнитных полей магнитоэлектрических систем методом конечных и граничных элементов / Ю.А.Бахвалов, А.Г.Никитенко, В.П.Гринченков, М.Ю.Косиченко //Изв. вузов. Электромеханика.- 1999.- №1.- С. 29 32.

116. Тихонов Д.Ю. Комбинированный метод расчета нестационарных плоскопараллельных электромагнитных полей / Д.Ю.Тихонов, А.Н.Ткачев, Й. Центнер // Изв. вузов. Электромеханика.- 2002.- №4.- С. 39 48.

117. Сорин Л.Н. Уточненная математическая модель электромагнитных процессов в асинхронных тяговых двигателях //Вестник Восточно-Украинск. нац. ун-та им. В. Даля. Техн. науки. Сер. Транспорт.- 2003.- Т.2, №9 (67).- С. 8-11.

118. Протокол испытаний тягового асинхронного двигателя НТА 1200 с питанием от преобразователя РР IMF 98/071А ( выполнено лабораторией ABB Industrie AG) = Priifprotokol PPIMF 98/071A Fahrmotor HTA1200 am Fre-quenzumrichter.- Zurich, июль 1998.

119. Prufprotokol PPIMF 98/071. Typenprufiing Fahrmotor HTA1200 = Протокол типовых испытаний PP IME 98/071 тягового асинхронного двигателя НТА 1200 от источника синусоидального питания. Zurich, апрель 1998.

120. Протокол ЭМ-02-99. Определительные испытания асинхронного тягового двигателя НТА 1200.- Новочеркасск, 1999.

121. Моделирование магнитных проводимостей воздушных промежутков электромагнитных систем / Ю.А. Бахвалов, В.П. Гринченков, А.Г. Ники-тенко и др. // Изв. вузов. Электромеханика.-1996.-№5-6.-С.21-24.

122. Флоренцев С.П. Силовая электроника начала тысячелетия //Электротехника.- 2003.-№6.-С. 3-9.

123. Stockmeier Т. Power Semiconductor Packging -A-problem or a Resource. From the State of the Art to Future Trends //Proceeding PCIM2000.-Niiremberg, Germany, 2000.-195p.

124. Фирма Bombardier Transportation. Опыт создания магистральных электровозов с асинхронными тяговыми двигателями // Развитие транспортного машиностроения в России: Сб. докл. Междунар. конф. «Железнодорма-шиностроение-2004».-М., 2004.-С.32-34.

125. Laska D. Traction systems for El.Mult. Units motor cars with DC 3 kV line voltage //3-rd Int. Conf. Driver and Supply System for modern electric traction.- Warsaw, 1997.- S. 73-78.

126. Bakran M., Eskel H.-G. Application of IGBT traction converter //ETG Fachtagung.- Bad-Nauheim, 2002. S. 48-52.

127. Ласка Б. Развитие тяговых преобразователей на транзисторах JGBT // Железные дороги мира .-2003.- №11.- С.- 32-39.

128. Лещёв А.И. Технико- экономическая эффективность применения IGBT, IGCT, GTO / А.И. Лещев, К.Н. Суслова // Изв. вузов. Электромеханика.-2001№ 2.-С.82-88.

129. Einsatz von Hochsperrenden IGBT und GTO Traktionsstromrichter / R. Marguard, M. Bakran, R. Sommer, J. Teigelkotter // ETG Fachtagung bauelemente der Leistungselektronik und ihre Anwendung (Fahrbereich).- Bad-Nauheim, 1998.-S. 273-286.

130. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8/0.-М.: Солон-Р,2000.-698с.

131. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2.- М.:Солон-Р., 2001.-520с.

132. Antognetti P., Massobrio G. Semiconductor Device Modeling with SPICE / McGrawHill, Inc. Second Edition.- New York, 1993.141. Каталог wwwIRF.com.

133. Сорин Л.Н. Выбор способа моделирования IGBT- транзистора в системе «статический преобразователь асинхронный двигатель»/Л.Н. Сорин, П.Г. Колпахчьян, В.П.Янов//Электротехника.-2004.-№ 10.- С. 7-10.

134. Сорин Л.Н. Влияние отклонений характеристик асинхронных тяговых двигателей и систем их питания на величины моментов //Изв. вузов. Электромеханика. 2004. - №5.- С.83-90.

135. Захарченко Д.Д., Ротанов Н.А. Тяговые электрические машины: Учеб. для вузов ж.-д. трансп.-М.:Транспорт, 1991.-343с.

136. МЭК 1377 1966. Электрическая тяга - Подвижной состав - комбинированные испытания двигателей переменного тока, питаемых от преобразователей, и системы их регулирования.

137. Копылов И.П.Электрические машины: Учеб. для вузов,- М.: Энер-гоиздат, 1986.- 360 с .

138. Кучумов В.А. Исследование пускового режима тягового асинхронного двигателя // Вестник ВНИИЖТа,- 1981.- №4.- С. 29-33.

139. Ласка Б. Системы приводов для электропоездов постоянного тока 3 кВ // Локомотив.- 2000,- №1.-С 42-45.

140. Бакран М.М. Применение тяговых преобразователей на базе транзисторов IGBT // Железные дороги мира.- 2002.- №5.- С. 34-38.

141. Радченко В.Д. Техника высоких напряжений устройств электрической тяги.- М.: Транспорт, 1975.-360с.

142. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И.М. Чи-женко.- Киев: Техника, 1978.- 447с.

143. Головченко В.А. Гармонический состав момента асинхронного тягового двигателя при питании от автономного инвертора напряжения /В.А. Головченко, П.Г. Колпахъчьян, В.И. Рожков // Тр. ВНИИЖТа.- М., 2000.-С.204-210.

144. Сорин JI.H. Исследование пульсаций напряжения на емкости входного фильтра электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями // Изв. вузов. Электромеханика.-2003.- № 4.-С.51-56.

145. Bohli U., Steinmann F. Die Umrichter-Locomotiven mit GTO-Thyristoren und Microprozessorssteuerung fur die Schweizer Bahnen // ZEV-Glassers Annale.- 1991, № 11/12.- S. 401-417.

146. Hell R. Electric railway traction. Part.2: Traction drives with three-phase induction motors // Power Engineering Journal.- 1994.- №3.- S. 143-152.

147. Указания по использованию (Модуль Hitachi JGBT) типа MBN 3300В на 1200A , Hitachi.- Tokyo, 1998.

148. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках/ М.И.Абрамович, В.М.Бабайлов, В.Е.Либер и др. М.: Энергоатомиздат, 1992.-432с.

149. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями / A.M. Солодунов, Ю.М. Иньков, Г.Н. Коваливкер, В.В. Литовченко.- Рига: Зинатне, 1991.-351с.

150. Сорин Л.Н., Колпахчьян П.Г. Потери в статических преобразователях электровозов постоянного тока с асинхронным тяговым приводом // В1сник Схщно-укр. нац. ун-ту им. В.Даля. Сер. Транспорт.- Луганськ, 2004.-№8(78); ч1.-С.278-282.

151. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость: Учебник для вузов ж.-д. трансп.- М.: УМК МПС, 2002.-638 с.

152. Бадер М.П. Повышение эффективности тягового электроснабжения постоянного тока и обеспечение электромагнитной совместимости // Электроснабжение и водоподготовка.- 2000.- №2.- С. 62-66.

153. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость тягового электроснабжения постоянного тока со смежными устройствами // Электроснабжение и водоподготовка.- 2000.- №3.- С. 58-63.

154. Бадер М.П. Совершенствование электрической тяги и системы тягового электроснабжения постоянного тока // Материалы 3-й науч. конф. «Ресурсосберегающие технологии на ж.-д. транспорте».- М.: МИИТ, 2000.

155. Мамошин P.P. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока.- М.: Транспорт, 1973. 224с.

156. Васильев А.Ю. Электромагнитная совместимость в системе электрической тяги с частотнорегулируемым асинхронным электроприводом

157. Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность, перспективы: Тез. докл. на междунар. симпозиуме « Элтранс -2001 », г. Санкт-Петербург, 23-26 окт. 2001г.- СПб.: Изд-во ПГУПС, 2001.- С.75-76.

158. Ротанов Н.А., Литовченко В.В. Электромагнитные процессы в системах с автономными инверторами с учетом конечных параметров и свойств источников питания // Тр. ЦНИИ МПС. М.: Транспорт, 1976.- С.56-61.

159. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учеб. для вузов ж.-д. трансп.- М.: Транспорт, 1999.- 464с.

160. Правила защиты устройств проводной связи, железнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и мешающего влияния линий электропередачи. Часть1. Общие положения.

161. Опасные влияния. М.: Энергия, 1966.-40с. Часть 2. Мешающие влияния.- М.: Связь, 1972.- 56с.

162. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.- М.: Изд-во стандартов, 1997.

163. Rydio Jili. Elektricaze Ceskoslovenskych statnich drah // Zelezn. techn.-1993.- №11.- S.158-163.

164. Proja R. It servizio impianti elettrici nel programma integrative // Teen. prop. Coll. ing. ferrov. ital.- 1983.- 48, №10.- S.565-573.

165. Morelli V Z'ahhrovvigionamento di energia elettrica // Teen.prop.Coll.ing.ferrov.ital.-1986.-51, №7.- S. 404-410.

166. Behman V., Kiessling F. Power supply concept for Spain high-speed line // Railway Technology International.-1991.- P.209-212.

167. Kneth V. Belgische Eisenbahnen ( SNCB/NMBS) //Die Deutsche Bahn.-1993.-№2.-S. 133-136.

168. Courtois C. Bahnenenergieversorgung in Frankreich // Elek. Bahnen.-l 994.-№7.-S. 202-205.

169. Сорин JI.H., Бахвалов Ю.А. Перспективные компьютерные модели электромагнитных полей// BicHHK Схщно-укр.нац.унту им. В.Даля. Сер. Транспорт.- Луганськ, 2004.38(78)-С.171-175.

170. Протокол ВНИИЖТа по испытаниям ЭД6.- М., 2000.

171. Шестаков А.Н. Определение оптимальных параметров электровозных сглаживающих реакторов с разомкнутой магнитной системой // Изв. вузов. Электромеханика.-1967.-№3.-С.274-280.

172. Оценка эффективности пассивных и активных фильтров для статических преобразователей электроподвижного состава / Л.Н. Сорин, А.И. Лещев, В.В. Литовченко, П.Г. Колпахчьян , К.Н. Суслова // Изв. вузов. Электромеханика.-2003 .- № 1.-С.61-68.

173. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи М.: Высш. шк., 1990.-400с.

174. Применение гибридных фильтров для улучшения качества электроэнергии / Г.М.Мустафа, А.Ю. Кутейникова, Ю.К.Розанов, И.В. Иванов // Электричество.-1995,- №10.-С.33-38.

175. Оптимизированный гибридный фильтр для силовых цепей переменного тока / В.В. Шевченко, Т. Куровски, И.Г.Буре, Г. Бенысек // Электричество.-2002.-№7.-С.15-23.

176. Strzelecki R, Supronowicz Н. Filtracja harmonicznych w sieciach zasilajacych pradu przemienneg // Wyd. Adam Marszalek.-Torun, 1998.

177. Active DC filter HBDC system a test installation in the Konti - Skan DC link at Lindom converter station / Wenyan Zwang, Anders Aberg, Uno Jonson, Ove Loof//IEEE Transaktion on Power Delivery.- July 1993.- Vol.8.

178. Активные фильтры для подавления высших гармонических составляющих от статических преобразователей // Фудзи дзихо.- 1984.- Т.57, № 40.

179. Polingen Н. Voltage harmonics source compensation using a shunt active filter / H. Polingen, P.Lemerle, E. Plantive // Ede der in power electronics and applications, 19-21 September 1995.- Sevilla, Spain.

180. Polingen H. New control strategy of combined system of series active and shunt passive filters for minimising passive filter numderg // Ede der in power electronics and applications, 19-21 September 1995.- Sevilla, Spain.

181. Pereica M., Sadec K. Lemping harmonics in the power system with active filter // Ede der in power electronics and applications, 19-21 September 1995.- Sevilla, Spain.

182. Электромагнитная совместимость электроподвижного состава с тяговой сетью / А.И. Лещев В.В, Литовченко., Л.Н Сорин., К.Н Суслова //Вестник Восточноукраинск.нац. ун-та.-2002. -№ 6(52).- С.34-39.

183. Сандлер А.С. Электроприводы с полупроводниковым управлением. Преобразователи частоты для управления асинхронным двигателем / А.С.Сандлер, Р.С. Сарбатов; Под ред. М.Н. Чи-ликина.- М.; Л.: Энергия, 1976.-143с.

184. Лабунцов В.И. Электроприводы с полупроводниковым управлением. Автономные тиристорные инверторы / В.И.Лабунцов, Г.И. Ривкин ; Под ред. М.Н.Чиликина .- М.; Л.: Энергия, 1967.-243с.

185. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока.- М.: Энергия, 1974.- 255с.

186. Ранькис И.Я. Оптимизация параметров тиристорных систем импульсного регулирования тягового электропривода.- Рига: Зинатне,1985.- 183с.

187. Конденсаторы комбинированные К75-80. Технические условия. РАЯЦ. 673641.000 ТУ.- Введ. 15.01.2001.

188. Лещев А.И. Расчет емкости фильтра привода с асинхронным тяговым двигателем // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструкт, ин-т электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ»).- Новочеркасск, 2001.- Т.43.-С.139-150.

189. Ермуратский В.В., Ермуратский П.В. Конденсаторы переменного тока в тиристорных преобразователях.-М.: Энергия, 1979.-224с.

190. Долгинов А.И. Техника высоких 1968.-464с.

191. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Ч. 3: Теория нелинейных электрических и магнитных цепей.- Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1975.- 407с.

192. Электрическая тяга поездов от контактного провода.

193. Нормлист 600 Кодекса Международного союза железных дорог (МСЖД), 9-е издание.- 11.01.1995.

194. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов.- М.: Энергия, 1981.-392с.

195. Протокол ВНИИЖТА №269. Испытания экспериментальных образцов ограничителей перенапряжений постоянного тока типа ОПН-3,3 УХЛ для устройств электрической тяги на коммутационную способность.- М., 1998.-21с.