автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Улучшение эксплуатационных показателей автономного источника питания системы энергоснабжения пассажирских вагонов нового поколения

На правах рукописи

Смачный Юрий Павлович

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ НОВОГО

ПОКОЛЕНИЯ

Специальность 05.22.07—Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и

электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2006

Работа выполнена на кафедре «Электроподвижной состав» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (РГУПС)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, доцент Петрушин Александр Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Быкадоров Александр Леонович кандидат технических наук, профессор Карнаухов Николай Фёдорович;

ОАО «Тверской вагоностроительный завод» (ТВЗ)

Защита диссертации состоится « » сие^пд.^/ 2006 года в «)Ч » часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.01 в Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344038, г. Ростов-па-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного ополчения, 2, в конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС).

Автореферат разослан « » ¿¿¿¿УиЯ 2006 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218.010.01, доктор технических наук, профессор

Соломин В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Преимуществом системы автономного энергоснабжения вагонов является полная ее независимость от внешнего источника питания, что позволяет эксплуатировать вагоны в любом поезде, на любом направлении, при любом виде локомотивной тяги. В этом случае в каждом вагоне требуется устанавливать генератор с приводом от колесной пары, аккумуляторную батарею и преобразовательные устройства.

Стремление повысить комфортность пассажирского вагона приводит к необходимости его дополнительного оснащения новыми типами оборудования и приборов - холодильными машинами, микроволновыми печами, обеззараживате-лями питьевой воды, экологически чистыми туалетами и т.д., а это приводит к росту энергопотребления вагона.

В качестве автономных источников питания потребителей пассажирских вагонов используют генераторы с электромагнитным возбуждением, выполненные на базе машин постоянного тока или индукторных машин. Эти генераторы находятся на пределе своих возможностей по отдаваемой мощности, имеют низкие удельные характеристики и уже не обеспечивают возрастающих потребностей по своим эксплуатационным показателям (надежности, ремонтопригодности, диапазону рабочих частот вращения, управляемости и др.)

Предлагается использовать в качестве автономного источника энергии для электроснабжения пассажирских вагонов вентильно-индукторные генераторы (ВИГ), которые позволят увеличить отдаваемую в нагрузку мощность, имея лучшие удельные показатели, повысить надежность и ремонтопригодность, снизить частоту вращения, с которой начинается выработка электроэнергии, сократить расход цветных металлов и конструкционных материалов.

В Ростовском государственном университете путей сообщения проведены теоретические и экспериментальные исследования ВИГ, созданного в габаритах существующего вагонного генератора 2ГВ-003, определено, что эксплуатационные показатели вновь созданного генератора выше.

Целью диссертационной работы является улучшение эксплуатационных показателей вагонного генератора для использования его в качестве автономного источника питания пассажирских вагонов нового поколения.

Для достижения указанной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

• Дать обоснование использования ВИГ для новой, более совершенной системы электроснабжения вагона.

• Разработать математическую модель для расчета параметров и характеристик ВИГ.

• Выбрать и теоретически обосновать геометрию зубцовой зоны генератора.

• Разработать новую принципиальную схему питания ВИГ.

• Создать систему регулирования, обеспечивающую стабильные параметры выходного напряжения при переменной частоте вращения вала ВИГ.

• Предложить вариант конструкции ВИГ с меньшим расходом цветных и конструкционных материалов.

Методы исследования

Использован метод математического моделирования, метод конечных элементов для расчета магнитных полей, метод Рунге-Кутта для решения систем дифференциальных уравнений, проведены экспериментальные исследования.

Научная новизна

• Разработана математическая модель ВИГ с приведением ее к форме Коши, удобной для численного интегрирования с использованием стандартных пакетов прикладных программ.

• Предложена новая силовая схема подключения ВИГ, содержащая меньшее количество дорогостоящих полупроводниковых элементов при сохранении качества регулирования выходного напряжения как при традиционной полумостовой силовой схеме подключения.

• Учтено локальное насыщение зубцовой зоны генератора при расчете магнитного поля методом конечных элементов, поскольку режим работы выбран с сильно насыщенным магнитопроводом.

• Предложена замкнутая система автоматического регулирования, обеспечивающая стабильные параметры выходного напряжения при переменной частоте вращения вала ВИГ.

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы выражена в создании методики расчета ВИГ для пассажирских вагонов. Предложенные конструктивные и схемотехнические решения ВИГ позволяют повысить мощность вагонного генератора, снизить расход меди и конструкционных материалов, снизить его стоимость. В современных условиях работы пассажирского подвижного состава ВИГ наиболее удачно сочетает в себе основные преимущества работы на подвижном составе железных дорог: простота конструкции, высокая надежность, технологичность в изготовлении, ремонтопригодность, высокий КПД, возможность выполнить на его базе рациональную систему электроснабжения пассажирских вагонов с меньшими затратами, чем у лучших образцов современных вагонов.

Реализация результатов работы

По договору с ОАО «РЖД» изготовлен и испытан образец вагонного генератора с целью последующего его внедрения на подвижном составе.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях с международным участием, проводимых в РГУПС, СамИИТе в период с 1998 по 2006 гг.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем 134 стр., иллюстраций 31.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, произведен сравнительный анализ применяемых на подвижном составе подвагонных генераторов.

В первой главе проведен анализ работы вагонного генератора и сформулированы требования, предъявляемые к нему.

ВИГ относится к параметрическим электрическим машинам, принцип его действия основан на периодическом изменении индуктивности обмотки статора в зависимости от углового положения ротора.

статора и ротора (положение зубец-зубец), до минимального значения, при рассогласованном положении (зубец-паз). На форму кривой индуктивности обмотки помимо углового положения ротора влияет степень насыщения магнито-провода.

Геометрию зубцовой зоны выбирают таким образом, чтобы разность максимальной и минимальной индуктивностей обмотки в функции угла поворота ротора была по возможности наибольшей. Это способствует эффективному электромеханическому преобразованию энергии, поскольку от скорости изменения

Рисунок 1

На рисунке 1 изображена активная часть однофазного ВИГ. Магнитопроводы статора и ротора имеют выступающие полюса — зубцы. В пазах статора расположена обмотка сосредоточенного типа, зубцы ротора обмоткой не охвачены и служат для замыкания магнитного потока. При такой конструкции индуктивность обмотки статора изменяется от максимального значения, при совпадении осей зубцов

индуктивности зависит электромагнитный момент и, в конечном итоге, энергия, поступающая в электромагнитный контур генератора.

Работа генератора осуществляется следующим образом. От колесной пары через текстропно-карданную передачу поступает механическая энергия на вал генератора. При подключении источника питания (возбуждения) в момент, близкий к совпадению зубцов статора и ротора возбужденной фазы, начинает протекать ток в обмотке статора по цепи: С-УТ1 -\V-VT2-C (рисунок 2). В качестве источника возбуждения служит энергия, накопленная в конденсаторе С. Под действием механического момента, приложенного к валу ВИГ, зубцы ротора удаляются от зубцов статора. При этом уменьшается индуктивность обмотки , что сопровождается (согласно закону Фарадея) наведением ЭДС в обмотке статора по направлению, совпадающему с током в обмотке.

Рисунок 2

Ток, протекающий в обмотке под действием наведенной ЭДС, складывается с током возбуждения, увеличивая запас электромагнитной энергии в контурах ВИГ. Когда ротор, двигаясь под действием внешних сил, достигнет положения, близкого к положению зубец-паз, по сигналу датчика положения ротора закрываются полупроводниковые ключи УТ1 и УТ2. Энергия, затраченная на возбуждение и полученная путем электромеханического преобразования от внешнего движителя (колесной пары), поступает во внешнюю цепь: С-\Т>1-

Баланс энергий определяется следующими соотношениями. Пусть конденсатор предварительно заряжен. При этом его энергия в начальный момент времени ^ будет равна:

си2

(1)

где С — емкость конденсатора.

Мгновенное значение электромагнитного момента определяется производной от запаса электромагнитной энергии в контуре с обмоткой статора по углу поворота ротора при фиксированном значении тока:

n/r aw .

М =-,i = const

ае

Энергия, поступающая с вала генератора: (2

AW = jMcodt

(2)

(3)

tl

Энергия, затраченная на возбуждение Л\'в, возвращается во внешнюю цепь ВИГ. Если пренебречь механическими потерями, ее величину можно оценить так:

CU2 CIJ2 w = b^ii _ l^JL + Лw - WW„

(4)

2 2

где - \У, электрические потери в обмотке, \Уст- потери в стали.

В основе математической модели лежит система уравнений, записанная для одной фазы:

и„ = 1К + Ь— + 1-,

с ск сИ

с ~dP

u„=i Z ,

с II н

ic =i -i » c и

L = f(i,a).

где ис — напряжение на конденсаторе; [ - ток в обмотке генератора; Я - активное сопротивление обмотки генератора; Ь - индуктивность обмотки; I - время; ¡с — ток, протекающий в цепи конденсатора; ¡н - ток в нагрузке; 7.П - сопротивление нагрузки.

Система уравнений (5), преобразованная к форме Коши, с учетом уравнения движения имеет вид:

^ 1 а* ~ ь,

(б)

где а> - угловая частота вращения вала; J - приведенный момент инерции вращающихся частей ВИГ; М,- вращающий момент от текстропно-карданной передачи, } — 1,2...п-количество фаз генератора.

Система уравнений (6) позволяет рассчитывать динамические процессы при работе ВИГ с учетом локального насыщения зубцов магнитопровода генератора.

Активное сопротивление обмотки рассчитывается по известным обмоточным данным, Ь определяется в ходе решения полевой задачи методом конечных

элементов и записывается в виде двухмерной матрицы в функции двух переменных: тока обмотки статора (учет насыщения стали магнитопровода) и угла поворота ротора относительно статора. Значения индуктивности при текущем значении переменных и а получаются путем сплайн-интерполяции табличных значений Ь . При этом интерполяционные формулы получаются с гладкими-производными, что позволяет достаточно просто находить производную индуктивности

по углу поворота ротора -. Найденные расчетным путем Ь и —— обычно

йа оа

проверяются и уточняются при макетировании ВИГ. Исходными данными для

решения полевой задачи являются: главные размеры и геометрия зубцовой зоны

ВИГ; расположение и величина намагничивающих сил; свойства используемых ферромагнитных материалов; граничные условия для расчетной зоны.

Во второй главе проведены расчеты магнитного поля методом конечных элементов для определения геометрии зубцовой зоны и параметров магнитной цепи. В качестве основы для расчетов электромагнитного поля принято уравнение Пуассона для векторного магнитного потенциала.

Для реальных участков магнитопровода ВИГ с достаточно сложными формами магнитных сердечников и токоведущих элементов введен ряд допущений: магнитное поле в расчетной области считается плоскопараллельным (учитывая осевую симметрию магнитной системы генератора); ферромагнитные материалы изотропны, а кривые намагничивания их однозначны; наведенные вихревые токи в расчетных областях отсутствуют; токи распределены равномерно по токоведу-щим элементам.

По результатам расчета магнитного поля на ЭВМ методом конечных элементов получены значения для намагничивающих сил в обмотках генератора индукции магнитного поля и векторного магнитного потенциала в его магнитной системе. Произведен расчет необходимого количества витков обмотки, соответствующего диапазону рабочих скоростей генератора. Характер распределения индукции магнитного поля в начале и конце цикла коммутации показан на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3

Рисунок 4

В третьей главе дан анализ существующих силовых схем коммутации вен-тильно-индукторного генератора и предложена новая силовая схема, в которой имеется только один силовой ключ на одну фазу генератора (рисунок 5). В этом случае система управления будет дешевле, за счет меньшего количества силовых

ключей, при выполнении своих функций в полном объеме.

Обмотка каждой фазы ВИГ разделена на две части V/) и У/2 , СК — силовой полупроводниковый ключ, АБ — подвагонная аккумуляторная батарея. Работает ВИГ со схемой по рисунку 5 в следующем порядке.

Рисунок 5 В исходном состоянии СК

разомкнут, и ток в обмотках не протекает. При замыкании СК начинает нарастать ток в "№2 по цепи: АБ-СК-У02-\У2-АБ. После размыкания СК энергия, накопленная в W2 в результате электромеханического преобразования энергии, заряжает конденсатор С. При втором замыкании СК, помимо контура АБ-СК-УЦ2-1Л'2-АБ, образуется второй контур для протекания электрического тока: С-\У1-СК-С. После размыкания СК энергия, накопленная в также заряжает конденсатор С, а энергия, накопленная в заряжает АБ по цепи \\^1-АБ-УО!-\У1. Далее процесс повторяется, начиная со второго замыкания ключа до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С, подаваемое потребителю, не достигнет заранее заданного значения. Затем, в зависимости от режима работы потребителя, энергия поступающая в конденсатор дозируется с помощью системы управления путем соответствующего выбора соотношения времени открытого и закрытого состояния СК.

- Замкнутое состояние СК приходится на строго определенную область углового положения ротора относительно статора - область генераторного режима. Эта область определяется датчиком положения ротора, сигнал которого подается в систему управления.

Потребители электроэнергии

На рисунке 6 показана структурная схема ВИГ, нагруженного на группу потребителей, включающая в себя замкнутую цепь регулирования.

а--ГС и.

1.

"1

у, М

ПР<?ОБ&ОЭОВГ1ТО/пь

В И Г" н

. .»

ni~~] Г ""ыг "1

1

j

потревители

Рисунок 6

Система управления должна обеспечивать необходимый уровень напряжения на нагрузке (потребители №1, №2 и т.д.) вне зависимости от частоты вращения вала ВИГ и предотвращать срыв генерации при перегрузке. Кроме того, схема управления обеспечивает работу силовых ключей в области безопасных режимов. С этой целью в систему управления поступает следующая информация: мгновенное значение коммутируемого тока, напряжение на накопительном конденсаторе, температура корпуса ключевого элемента, мгновенное значение мощности, потребляемой нагрузкой, скорость движения железнодорожного состава.

При превышении порогового значения отдаваемой в нагрузку мощности, являющейся функцией скорости движения и температуры полупроводниковых ключей, происходит разгрузка генератора (отключение потребителей по приоритету).

Система управления должна обеспечивать достаточную гибкость применения, то есть возможность оперативного изменения уставок и коэффициентов с целью использования с различными моделями генераторов нагрузок различного характера, учета других факторов. В связи с этим принято решение использовать однокристальный микроконтроллер с FLASH памятью и применение внешнего

СОМ-порта для подключения программатора, ЭВМ и прочих сервисных устройств.

Разработана также конструкция датчика положения ротора ВИГ. Датчик выполнен в виде блока (рисунок 7) и устанавливается вместо прижимного фланца, фиксирующего передний осевой подшипник от перемещения вдоль вала ротора. Такая конструкция позволяет применить стандартный фланец подвагонного генератора без конструктивных изменений и доработок. При этом габаритные размеры генератора остаются неизменными.

Рисунок 7

Внешний вид генератора с установленным блоком датчика положения ротора изображен на рисунке 8.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований ВИГ. Для проведения экспериментов разработана и изготовлена оснастка для сборки ВИГ в корпусе генератора 2ГВ-003, так как такая технология сборки вагонного генера-

Рисунок 8

тора применяется впервые. При этом учтены следующие требования: надежность конструкции, технологичность изготовления, ремонтопригодность.

Сборка статора в корпусе осуществлена следующим образом. Внутренний диаметр корпуса под сердечник обработан до окончательного размера с соответствующим допуском согласно конструкторской документации. Сердечник зафиксирован по длине нажимными шайбами и запорной шпонкой.

Ротор собирается непосредственно на вал. Листы ротора, предварительно промазанные лаком КО-916К, одеты на вал. В качестве направляющей использована шпонка, предохраняющая от тангенциальных перемещений. При сборке ротора использовался гидравлический пресс. После прессования пакета установлена нажимная шайба и зафиксирован пакет. Последней операцией для ротора являлись балансировка на стенде.

Подшипниковые щиты были изготовлены заново, стали проще и легче, так как катушки возбуждения, которые крепились на крышках типового генератора, не требуются.

На рисунках 9 и 10 изображены статор и ротор ВИГ в сборе.

Рисунок 9 Рисунок 10

Сравнительные данные ВИГ, изготовленного в корпусе генератора 2ГВ-003, с используемым в настоящее время штатным генератором 2ГВ-003 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры генераторов ВИГ 2ГВ003

Номинальная мощность, кВА 15 9,45

Масса генератора, кг 215 260+13

Масса меди, кг 17,6 19,6

КПД, % при 2000 мин"' 91 86

Диапазон напряжений на выходе, В 12-311 45/24

Устойчивая работа генератора при скоростях движения вагона, км/ч 10-120 40-120

Расчетные характеристики генератора, полученные по математической модели (гл. 2), сопоставлены с экспериментальными данными и изображены на рисунке 11 — для максимальной частоты вращения вала, на рисунке 12 — для минимальной частоты вращения, на рисунке 13 — для номинальной частоты вращения.

зубец-паз зубеи-зубец

Рисунок 1 1

Рисунок 12

зубец- поз зубец— зубец

Рисунок 13

Исследованы различные режимы работы ВИГ. Осциллограмма изменения тока при работе под нагрузкой в номинальном режиме показана на рисунке 14,

холостой ход — на рисунке 15, пуск в ход тока при перегрузке — на рисунке 17.

генератора - на рисунке 16, изменение

Рисунок 14

Рисунок 15

«и. ми* • «мае

Ун

•10« им оемс

Рисунок 16

1И>1 МЛ. МП. 1*М*

ШШЖ'НМШНмм!!!

ШШШШШШ

. № 1ВИ СКПАС

Рисунок 17

Сходимость результатов эксперимента и расчета свидетельствует об адекватности математической модели ВИГ и реальной электрической машины. Погрешность по мгновенному значению тока составляет не более 4%, по среднему значению электромагнитного момента — 5%. Расхождение объясняется приняты-

ми допущениями расчетной математической модели, а также погрешностью изготовления ВИГ.

В результате экспериментальных исследований были получены следующие данные: устойчивое самовозбуждение ВИГ на частотах вращения, начиная с 50 об/мин; напряжение, выдаваемое ВИГ, стабилизируется на заранее заданном уровне (проверен диапазон напряжений 48 В, 110 В, 220 В, 311 В, 530 В); максимальная мощность, отдаваемая на активную нагрузку, соответствует расчетной.

Значительным преимуществом генератора является жесткость его характеристики (рисунок 18). Выходное напряжение практически не зависит ни от частоты вращения вала, ни от нагрузки. Это обеспечивается системой управления путем регулирования скважности импульсов подключения генератора. Точность поддержания выходного напряжения исчисляется десятыми долями процента от номинальной .' величины. Жесткая внешняя характеристика позволяет осуществлять непосредственное подключение ВИГ к нагрузке, минуя стабилизатор напряжения.

Пере1рузочная способность генератора составляет 15 %. Коэффициент пульсаций выходного напряжения является функцией следующих переменных: емкости накопительного конденсатора, скорости движения подвижного состава, тока нагрузки и скважности импульсов возбуждения генератора. Так пульсации выходного напряжения на накопительном конденсаторе емкостью 2200 мкФ составляют 5 В при токе активной нагрузки 20 А и скорости движения подвижного состава 60 км/ч.

и,

360 320 280 240 200 160 120 80 40

1

;

---

|

- ____ 1____

1н, А

Рисунок 18

На устойчивость работы генератора при кратковременных пиковых нагрузках оказывает влияние величина накопительной емкости конденсатора С (рисунок 2). В зависимости от скорости вращения генератора и количества зубцов ротора, то есть в интервале между пульсациями возбуждения обмотки, эта емкость должна служить буферным источником питания.

Основные результаты диссертационной работы

1. Для расчета параметров и характеристик ВИГ использован комплексный подход, сочетающий в себе теорию поля и теорию цепей. Учитывая, что генератор работает в режиме с сильно насыщенным магнитопроводом, для повышения точности расчетов учтено локальное насыщение зубцовой зоны генератора. Математическая модель ВИГ составлена в форме Коши, удобной для численного интегрирования с использованием стандартных пакетов прикладных программ.

2. По результатам расчета определена рациональная геометрия зубцовой зоны с учетом особенностей конструкции и технологии изготовления ВИГ, а также параметры обмотки. При этом учтены реальные физические параметры материалов по всему активному объему, их возможная анизотропность.

3. Рассчитаны зависимости индуктивности обмотки статора в функции угла поворота ротора и тока обмотки статора. Эти зависимости использованы для расчета параметров и характеристик ВИГ с учетом насыщения магнитной системы.

4. Проведен анализ силовых схем управления ВИГ. Предложено новое схемотехническое решение, позволяющее упростить и удешевить силовую часть преобразователя.

5. Внешняя характеристика генератора, полученная расчетным путем и экспериментально, жесткая, что обеспечивается системой управления.

6. Экспериментально установлено, что:

• генератор надежно возбуждается от слаботочного источника напряжением 12 В и выше;

• генератор можно подключать к потребителям, мощность которых не превышает 5 кВА, при скорости движения вагона 10 км/ч, а начиная

со скорости движения вагона 25 км/ч, можно подключать полную нагрузку, в то время как существующий генератор начинает работу со скорости движения вагона 40+3 км/ч.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Петрушин А.Д., Смачный Ю.П. Тяговый вентильно-индукторный привод // Тез. докл. Материалы отраслевой научн .— техн. конф. «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении»; посвященной 70 - летию РГУПС. - Ростов н/Д: РГУПС, 1998.- С. 69-70.

2. Петрушин А.Д., Янов В.П., Смачный Ю.П. Применение метода Ньютона — Рафсона для решения задач оптимального управления электроприводом // Доклад. Сборник научных трудов. — Новочеркасск, 1998. Том 39. — С.182 — 188.

3. Смачный Ю.П., Уразгильдеев Р.Х. Вентильно - индукторный вагонный генератор // Тез. докл. Тр. междунар. научн. - техн. конф. «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». — Ростов н/Д: РГУПС, 1999.— С. 7980.

4. Уразгильдеев Р.Х., Петрушин А.Д., Смачный Ю.П. Использование вентильно -индукторных генераторов на вагонах повышенной комфортности // Тез. докл. Сб. научн. тр. Филиал РГУПС — Минеральные Воды, 2001. 5-й выпуск. — С. 121-122.

5. Петрушин А.Д., Смачный Ю.П. Дополнительное питание контактной сети постоянного тока от возобновляемых источников энергии с использованием вен-тильно-индукторного генератора // Тез. докл. конф. «Исследование и разработка ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте»: Меж-вуз. сб. научн. тр. с междунар. участием. — Самара: Изд-во СамИИТ, 2001. 21-й выпуск. - С. 100-102.

6. Энергосберегающие вентильно-индукторные электроприводы / Петрушин А.Д, Смачный Ю.П., Селютин Ю.В., и др. // Тез. докл. на первой региональной научн,- практ. конф. «Энергосберегающие технологии на предприятиях транс-

портного, промышленного и коммунального хозяйства». — Ростов н/Д: РГУПС, 2001.-С 96-98.

7. Петрушин А.Д., Смачный Ю.П., Вартбаронов Э.А. Использование вентильно-индукторных генераторов на элеюроподвижном составе // Тез. докл. Сб. на-учн. тр. Филиал РГУПС - Минеральные Воды, 2002 г. 6-й выпуск. - С. 127131.

8. Перспективы развития изотермических вагонов / Коковихин A.B., Петрушин А.Д., Смачный Ю.П. и др. // Железнодорожный транспорт,— 2001. - № 5. - С. 53-56.

9. Петрушин А.Д., Смачный Ю.П. Патент № 2179779 «Вентильно-индукторный генератор» // Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС). - Москва, 20 февраля 2002 г.

10. Петрушин А. Д., Ворон О А ., Смачный Ю.П. Вентильно-индукторные маши ны для железнодорожного подвижного состава // Вестник ВЭлНИИ. - Ростов н/Д: ЗАО «Книга», 2005. Вып. 1 (48). - С 147-159.

Смачный Юрий Павлович

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ.

Специальности: 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати . Формат бумаги 60x84/16.

Бумага офсетная. Ризография. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 2&73.

Ростовский государственный университет путей сообщения. Ризография РГУПС.

344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ ПАССАЖИРСКИХ И ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

1.1. Условия работы и требования, предъявляемые к вагонным. 16 генераторам.

1.2. Принцип действия и особенности конструкции вентильно-индукторных электрических машин в генераторном режиме работы на подвижном составе.

1.3. Обоснование использования вентильно-индукторных. генераторов на подвижном составе.

1.4. Математическая модель вентильно-индукторного генератораЗО

1.5. Вентильно-индукторный генератор для пассажирского вагона серии 61-820К.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

2.1. Обоснование использования метода конечных элементов.

2.2. Характеристика типов используемых магнитных систем.

Конфигурация зубцовой зоны.

2.3. Расчет магнитного поля и намагничивающих сил вентильноиндукторного генератора пассажирского вагона.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. СИЛОВАЯ ЧАСТЬ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ.

3.1. Силовые схемы питания вентильно-индукторного генератора.

Новые технические решения.

I 3.2. Выбор и расчет элементной базы силовой части и системы управления ВИГ.

3.3 Требования, предъявляемые к системе управления.

3.4. Блок датчика положения ротора ВИГ.

3.5. Требования к конструкции силовых ключей.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО

ВАГОННОГО ГЕНЕРАТОРА.

4.1. Конструирование и изготовление генератора.

4.2. Расчет параметров обмотки.

4.3. Экспериментальные исследования параметров и характеристик. вентильно-индукторного генератора.

4.4. Исследование процесса самовозбуждения генератора и определение наименьшей рабочей скорости вращения.

Выводы по главе 4.

Парк пассажирских вагонов отечественных железных дорог постоянно изменяется не только количественно, но и качественно. На железнодорожных магистралях появились новые различные модификации вагонов с кондиционированием воздуха, электрическим и комбинированным отоплением, унифицированной системой энергоснабжения.

В России впервые в 80-х годах прошлого столетия электрическая энергия стала использоваться для освещения вагонов на Петербургско-Варшавской дороге, т.е. вскоре после промышленного применения электрических ламп накаливания, изобретенных А.Н. Ладыгиным.

По мере выявления значительного преимущества электрического освещения, оно начало широко внедряться на пассажирских вагонах. В дальнейшем электрическая энергия стала использоваться не только для осветительных целей, но и для питания другого электрооборудования, что значительно повысило комфортабельность вагонов, улучшило обслуживание пассажиров.

С 1950-1960 гг. в вагонах начали применяться устройства для принудительной вентиляции, люминесцентное освещение, установки для кондиционирования воздуха, устройства для электрического отопления. Вследствие этого мощность потребителей электрической энергии на пассажирских вагонах значительно возросла, что вызвало необходимость увеличить мощность вагонных генераторов и заменить ременный привод редукторно-карданным [7].

Большинство пассажирских вагонов, эксплуатируемых на дорогах России, оборудовано системами индивидуального (автономного) электроснабжения с приводом генератора от оси колесной пары. В них применяют генераторы постоянного и переменного тока.

В решение проблемы энергоснабжения подвижного состава (ПС), совершенствования электромеханических преобразователей для ПС существенный вклад внесли следующие ученые:

В.Д. Авилов, Ю.А. Бахвалов, А.И. Беляев, Д.М. Беленький, Е.П. Блохин, В.И. Бочаров, Ю.Г. Быков, В.А. Винокуров, И.С. Ефремов, Д.Д. Захарченко, И.П. Исаев, В.Г. Иноземцев, Ю.М. Юньков, В.К. Калинин, Л.Ф. Коломейцев, А.С. Курбасов, A.J1. Курочка, Д.К. Минов, В.И. Некрасов, С.А. Пахомин, А.В. Плакс, М.Г. Потапов, Б.Д. Никифоров, В.Е. Розенфельд, Н.А. Ротанов, А.Н. Савоськин, Н.Н. Сидоров, В.Е. Скобелев, В.В. Стрекопытов, Э.Д. Тартаковский, Б.Н. Тихменев, J1.M. Феоктистов, В.П. Янов и др.

Электрическое оборудование, применяемое в современных пассажирских вагонах, используется для создания пассажирам необходимых санитарно-гигиенических (комфортных) условий, приготовление и сохранения пищи в вагонах-ресторанах, радиовещания, работы устройств связи, облегчения труда поездной бригады и обеспечения безопасности движения поездов. Необходимые комфортные условия достигаются путем применения электрических ламп (накаливания и люминесцентных), служащих для освещения салонов, купе, коридоров и туалетов; электрических печей, электрокалориферов и водяных котлов с комбинированным (электроугольным) подогревом воды; установок для охлаждения воздуха в вагоне; электроприводов вентиляторов для подачи в вагоны свежего воздуха.

На рефрижераторном подвижном составе электрооборудование служит для поддержания в грузовых вагонах температурного режима, обеспечивающего сохранность перевозимых скоропортящихся грузов, и создания комфортных условий для поездной бригады. Для этой цели на рефрижераторном подвижном составе применяют: электроприводы компрессоров, вентиляторов, теплообменных аппаратов и систем охлаждения холодильных машин, насосов и др.; электрические нагреватели помещений грузовых вагонов; автоматические регуляторы температуры; приборы для дистанционного измерения температуры в грузовых вагонах.

По назначению вагонное электрооборудование можно разделить на следующие основные группы: источники электрической энергии (генераторы и аккумуляторные батареи); преобразователи, изменяющие напряжение или ток, преобразующие один род тока в другой (постоянный в переменный и наоборот) или частоту переменного тока; устройства для электрического освещения вагонов с лампами накаливания и люминесцентными; электрические приводы вентиляторов, насосов, компрессоров и др ; электронагревательные приборы; аппаратура автоматического регулирования выходных параметров источников электрической энергии; пускорегулирующая аппаратура для включения и отключения различных потребителей электроэнергии, пуска электрических двигателей и др.; устройства для защиты источников электроэнергии и потребителей; радиоаппаратуры; сигнальные устройства; электроизмерительные приборы; вагонная электрическая сеть [8].

Электрическое оборудование пассажирских вагонов работает в тяжелых условиях. В процессе эксплуатации на него действуют значительные динамические усилия, возникающие в результате вибрации и толчков, особенно при больших скоростях движения и при маневрирование. Это может привести к различным повреждениям: обрыву проводов и обмоток, особенно в местах их пайки; появлению трещин и порче электроизоляционных материалов; ускоренному износу осей и подшипников в электромеханизмах и приборах; нарушению нормальной работы упругих и подвижных элементов (пружин, якорей электромагнитов и т.п.) электрической аппаратуры.

Большое количество различного электрооборудования установлено вне кузова вагона и подвержено атмосферным воздействиям. В зимнее время при низких температурах до - 50°С снижается механическая прочность отдельных деталей электрических машин, аппаратов и приборов. Вследствие увеличения вязкости смазки создаются большие моменты сопротивления, затрудняющие работу электрических механизмов и понижающие их коэффициент полезного действия. При низких температурах большинство изоляционных материалов становятся хрупкими, в них появляются трещины, уменьшается емкость аккумуляторных батарей. Летом при повышенных температурах (особенно в южных районах) работа электрооборудования также затруднена: ухудшаются условия его охлаждения [9].

Значительно затрудняет нормальную работу электрооборудования действие влаги и грязи. Повышенная влажность воздуха, особенно во время дождя или снега, вызывает коррозию металлических частей электрооборудования и ухудшает его изоляцию. Оборудование, установленное снаружи, при движении обдувается встречным потоком воздуха, содержащим частицы пыли, обладающие абразивным действием. Они разрушают изоляцию электрических машин, аппаратов и приборов, ухудшают работу подшипников и создают токопроводящие контуры, которые могут вызывать нарушение нормальной работы электрических цепей и приводят к короткому замыканию. Внутри вагонное оборудование также может находиться в неблагоприятных условиях во время отстоя вагонов.

Искрение, возникающее при работе электрических машин постоянного тока, а также изменение тока при включении и выключении электрических цепей приводит к возникновению электромагнитных колебаний высокой частоты. Они вызывают помехи в работе радиоаппаратуры, для устранения которых применяют защитные устройства.

Электрооборудование вагонов, особенно источники электрической энергии, в пути следования поезда работают длительно. За небольшое время стоянок трудно осуществить достаточно полный профилактический осмотр и регулировку электрооборудования.

На работу потребителей влияет качество используемой электрической энергии, т.е. стабильность питающего напряжения, а при переменном токе - также постоянство частоты. Некоторые виды электрооборудования питаются электрической энергией стабилизированного напряжения (отклонение не более +3% от номинального значения). Другие же приходится подключать параллельно аккумуляторной батарее, напряжение которой в процессе заряда и разряда изменяется в довольно широких пределах.

Установленное в вагоне электрооборудование должно иметь наименьшие массу и габаритные размеры, так как эти параметры влияют на экономические показатели работы подвижного состава. Особенно жесткие требования предъявляются к размерам электрооборудования устанавливаемого снаружи, так как оно обязательно должно вписываться в габариты подвижного состава.

Электрооборудование пассажирских вагонов и рефрижераторного подвижного состава должно безотказно работать в период между плановыми ремонтами. Согласно установленным стандартам оно должно надежно работать при изменениях температуры окружающей среды от +40°С до -50°С и относительной влажности до 90%. Кроме того, электрооборудование не должно выходить из строя при динамических перегрузках, создаваемых вертикальными ускорениями до 10м/с и горизонтальными до 30м/с2, возникающими вследствие действия вибрации и инерционных сил при торможениях и при прохождении поездом кривых.

Значения суммарной мощности, приходящейся на один вагон при наличии на нем различных электрических потребителей, следующие: ф сеть освещения, электробытовые приборы, электрокипятильник, цепи сигнализации и управления и системы принудительной вентиляции в сумме 6,5-г10 кВт; при добавлении установки для охлаждения воздуха 20-К30 кВт; при добавлении электрического отопления суммарная мощность составит 40^-50 кВт.

Следовательно, по мере оснащения пассажирских вагонов различным электрооборудованием, значительно возрастает мощность электрических потребителей вагона, что требует соответственного увеличения ¥ мощности системы энергоснабжения.

Преимуществом системы автономного энергоснабжения является полная ее независимость от внешнего источника питания, что позволяет эксплуатировать вагоны в любом поезде, на любом направлении, при любом виде локомотивной тяги. Однако в этом случае в каждом вагоне требуется устанавливать генератор с соответствующим приводом, аккумуляторную батарею и регулирующие устройства, что существенно увеличивает массу поездного электрооборудования и усложняет его эксплуатацию и ремонт. щ В России в системах с приводом генератора от оси колесной пары приняты два стандартных номинальных напряжения: 50 В - для вагонов без кондиционирования и 110 В - для вагонов с кондиционированием воздуха.

За рубежом в системах электроснабжения вагонов применяют следующие стандартные напряжения: 24 В, 32 В, 50 В, 64 В, 72 В и 110 В. Применение сравнительно низких напряжений объясняется стремлением не увеличивать количество аккумуляторов в батареях [8].

В настоящее время на пассажирских вагонах эксплуатируются генераторы, основные типы которых приведены в таблице 1. [143].

Таблица 1

Параметры Генераторы.

2ГВ-003 ГСВ-2; ГСВ-8 DCG-4435 2ПВ-001

Номинальная длительная мощность, кВА 9,45/0,75 5,8/2,2 35 30

Номинальная длительная мощность на выходе выпрямителя, кВА 8 5,5 30 26

Номинальное напряжение, В 45/24 48/15 150 150

Номинальный ток, А 121/31,5 70/85 155 135

Диапазон рабочей частоты вращения, об/мин 10004000 1000-4000 1000-3400 5503000

Диапазон изменения частоты тока, Гц 100-400 100-400 200-680 100-400

Масса, кг 260 200 720

В зависимости от типа пассажирский вагон оборудуется вентиляционной установкой, либо установкой кондиционирования воздуха. Этот фактор является определяющим при оснащении вагона системой энергоснабжения.

Стремление повысить комфортность пассажирского вагона приводит к необходимости его дополнительного оснащения новыми типами оборудования и приборов - холодильными машинами, микроволновыми печами, обеззараживателями питьевой воды, экологически чистые туалеты и т.д., это приводит к росту энергопотребления вагона.

В настоящее время комплекс энергоснабжения отечественных пассажирских вагонов ЭПВ 10.01.01. (для вагонов без установки кондиционирования воздуха) предусматривает использование вагонного генератора ЭГВ 01.У1 мощностью 8 кВА, выпускаемого Псковским электромеханическим заводом (ПЭМЗ). Для удовлетворения все возрастающего энергопотребления пассажирских вагонов мощность генератора должна быть увеличена до 10-15 кВА.

Все пассажирские вагоны с установками кондиционирования воздуха (УКВ) оснащаются редукторно-карданным приводом от средней части оси. Система энергоснабжения комплектуются отечественными или купленными в Германии 3-фазными генераторами переменного тока с выпрямителем. Все потребители электроэнергии вагона рассчитаны на постоянный ток напряжением 110 В. Значительная мощность привода и генератора (32 кВА), позволяет полностью удовлетворить все потребности вагона во время движения. На стоянках питание оборудования осуществляется от аккумуляторных батарей с ограничением мощности, т.е. с частичной нагрузкой.

Обновление пассажирского подвижного состава, получаемого вагонными депо Северо-Кавказской железной дороги, происходит за счет новых вагонов серии 61-4179 и 61-820К, в которых реализованы два типа современных моноблочных вагонов-кондиционеров, разработки российского концерна «Лантеп» с турбокомпрессором и немецкого концерна «Хагенчук» с винтовым компрессором и системой энергоснабжения ФАГА.

Однако, анализ работоспособности новых вагонов, количество отказов оборудования показывает ненадежность предложенных конструкций. По данным пассажирской службы СКЖД в 77 вагонах , находящихся в эксплуатации на дороге (30 вагонов серии 61-4179, 47 вагонов серии 61-820К ), было зафиксировано 44 неисправностей электрооборудования (вагоны серии 61-4179 имеют 14 неисправности, вагоны серии 61-820К имеют 30 неисправностей). Зафиксировано 15 случаев брака редуктора (8 вагонов серии 61-4179, 7 вагонов серии 61-820К ), а также 7 случаев выхода из строя преобразователей напряжения. Данная статистика приведена за период с 2003 по 2004г.

Следует отметить высокую сложность оборудования с использованием микропроцессорной техники, в том числе импортного производства, дефекты которые сложно устранить не только в условиях депо, но и у изготовителя - на Тверском вагоностроительном заводе.

Одной из причин возникшей проблемы является стремление конструкторов использовать в качестве регулируемых приводов асинхронный привод с частотным управлением на питающие напряжение 220 -г 380 В. Однако, наличие на вагоне генератора напряжением 110 В, требует оснащения дорогостоящим преобразователем - инвертором.

В последние годы появились обоснованные предложения по использованию вентильно-индукторных электрических машин (ВИМ) на электроподвижном составе. В отличие от электрических машин традиционного исполнения (асинхронных, синхронных и постоянного тока) ВИМ, известные за рубежом как Switched Reluctance Motors (SRM), имеют ряд особенностей, которые выгодно отличают их от других типов электромеханических преобразователей. Прежде всего, это простота конструкции, технологичность изготовления, ремонтопригодность. На статоре расположена сосредоточенная обмотка. Ротор обмотки не имеет. ВИМ относится к высоко используемым (по активным материалам) электрическим машинам с сильно насыщенным магнитопроводом. Это позволяет достичь высоких энергетических и массогабаритных показателей [20].

В РГУПС в научно-исследовательской лаборатории «Электромотор» в течение ряда лет проводятся НИОКР по разработке вентильноиндукторных двигателей и генераторов, которые позволяют повысить мощность электрической машины (для встраиваемых вариантов конструкции), сократить расход цветных металлов, повысить надежность и ремонтопригодность, снизить стоимость.

Например, в габаритах существующего вагонного генератора 2ГВ-003 сконструирован ВИГ мощностью 15 кВА, а в перспективе его мощность можно довести до 30 кВА (при условии модернизации тележки и механического привода на более высокую частоту вращения).

Целью диссертационной работы являются теоретические и экспериментальные исследования ВИГ для использования его в качестве автономного источника питания пассажирских и грузовых вагонов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Выводы по главе 4

1. Результаты эксперимента и расчета свидетельствует об адекватности математической модели ВИМ и реальной электрической машины. Максимальное расхождение расчетных и экспериментальных данных по величине тока составило 4% и электромагнитного момента - 5%. Это объясняются принятыми допусками (погрешностями) расчетной модели, некоторыми неточностями в изготовлении магнитопровода электрической машины.

2. Внешняя характеристика генератора, полученная экспериментальным путем жесткая, это обеспечивается замкнутой системой автоматического управления.

3. В пределах программы испытаний режимов работы генератора система управления работала устойчиво. Устойчивость работы обеспечивалась принятым алгоритмом переключения силовых элементов.

4. Экспериментально установлено, что генератор надежно возбуждается от слаботочного источника напряжения, начиная с 12 В, что соответствует глубоко разряженной АКБ вагона;

5. Определено, что, начиная со скорости движения вагона 25 км/ч, можно подключать к вагонному генератору полную нагрузку, в то время как существующий генератор начинает работу со скорости движения вагона 40+3 км/ч.

6. Установлено, что при необходимости генератор можно подключать к потребителям и при скорости движения вагона начиная с 10 км/ч на потребители, мощность которых не превышает 5 кВА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе аналитического обзора литературы и, проведя собственные исследования, сделан вывод о том, что в современных условиях работы пассажирского подвижного состава. Вагонный генератор вентильно-индукторного типа наиболее удачно сочетает в себе основные преимущества работы именно на железнодорожном транспорте: простота конструкции, высокая надежность, технологичность в изготовлении, ремонтопригодность, высокий КПД, возможность выполнить на его базе рациональную систему электроснабжения пассажирских вагонов с меньшими затратами, чем у лучших образцов современных вагонов.

2. Для расчета параметров и характеристик ВИГ использован комплексный подход, сочетающий в себе теорию поля и теорию цепей. Учитывая, что генератор работает в режиме с сильно насыщенным магнитопроводом, то для повышения точности расчетов учтено локальное насыщение зубцовой зоны генератора. Математическая модель ВИГ составлена на основе теории цепей в форме Коши, удобной для численного интегрирования с использованием стандартных пакетов прикладных программ.

3. По результатам расчета определена рациональная геометрия зубцовой зоны с учетом особенностей конструкции и технологии изготовления ВИГ, а также параметры обмотки. При этом учтены реальные физические параметры материалов по всему активному объему, их возможная анизотропность.

4. Проведен анализ возможных соотношений чисел зубцов статора и ротора и выбрано их рациональное соотношение для работы в диапазоне скоростей движения вагона от 10 до 120 км/ч.

5. В случае многофазного исполнения ВИГ предложено использовать двигательный режим работы для осуществления вспомогательных и аварийных перемещений вагона при питании от АКБ.

6. Проведен анализ силовых схем управления ВИГ. Предложено новое схемотехническое решение, позволяющее упростить и удешевить силовую часть преобразователя.

7. Разработаны требования, предъявляемые к системе управления и конструкции силовых ключей ВИГ. Схема управления должна обеспечивать поддержание выходного напряжения U на накопительном конденсаторе С в заданных пределах и предотвращать срыв генерации при перегрузке. Кроме того, схема управления должна отслеживать работу силовых ключей в области безопасных режимов согласно спецификации фирм производителей элементной базы.

8. Результаты эксперимента и расчета свидетельствует об адекватности математической модели ВИМ и реальной электрической машины. Расхождение по величине тока max 3,5% и электромагнитного момента шах 5% объясняются принятыми допусками (погрешностями) расчетной модели, некоторыми отступлением от технологии изготовления электрической машины и силовой части системы управления.

9. Внешняя характеристика генератора, полученная экспериментальным путем жесткая, это обеспечивается системой управления.

10. Экспериментально установлено:

• генератор надежно возбуждается от слаботочного источника напряжением 12 В и выше;

• генератор можно подключать к потребителям при скорости движения вагона 10 км/ч на потребители, мощность которых не превышает 5 кВА, а начиная со скорости движения вагона 25 км/ч можно подключать полную нагрузку, в то время как существующий генератор начинает работу со скорости движения вагона 40+3 км/ч.

1. Исаев И.П., Фрайфельд А.В. Беседы об электрической железной дороге. // М: Транспорт, 1989. -359 с.

2. Щербаков В.Г., Сорин Л.Н. Создание нового электроподвижного состава для магистральных железных дорог. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Новочеркасск: ВЭлНИИ, 1998. Т. 40. С. 10-16.

3. Тяговый синхронный двигатель индукторного типа/ Л.Ф. Коломейцев, В.М. Павлюков., С.А. Пахомин, И.А. Прокопец. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. Новочеркасск: ВЭлНИИ, 1991. Т. 32 С. 64-69.

4. А.С. № 41073. Синхронный реактивный двигатель. // Москвитин А.И. -Опубл. М.: 31 января 1935 г. в Тип. «Промполиграф» №26.

5. Захорович А.Е., Реморов А.А., Кодуба Ю.Н., Гаврилов Я.И. Электрооборудование вагонов. // М: Транспорт, 1982. -367с.

6. Терешкин Л.В. Приводы генераторов пассажирских вагонов. // 2-е изд., переработанное и доп. // М: Транспорт, 1990. -152с.

7. Майоров В.Н. Устройство и ремонт электрооборудования вагонов. // М: Транспорт, 1980. -279с.

8. Ребрик Б.Н., Томола Г.Г., Модель С.Н. Электрооборудование пассажирских вагонов с кондиционированием воздуха. // Под ред. Ребрика Б.Н. М: Транспорт, 1986 - 165с.

9. Ферштейн Ю.О., Садофьев А.Н., Техническое обслуживание оборудования пассажирских вагонов. // М: Транспорт. 1978 г. -158с.

10. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. // М: Транспорт. 1999. -460 с.

11. А.Д.Петрушин, Ю.П.Смачный. Тяговый вентильно-индукторный привод. // Ростов н/Д.:Изд-во Рост, ун-та, 1998. С. 69-70

12. Артемова Л.Р., Болотин З.М., Калымулин Ю.М. Пособие проводнику пассажирских вагонов. // М: Транспорт. 2000. 356 с.

13. Антонов М.В. Технология производства электрических машин. // М. Энер-гоатомиздат. 1993. 583 с.

14. Щербаков В.Г., Колпахчьян Г.И., Хоменко Б.И., Логинов И.Я., Коломейцев Л.Ф. Применение реактивных индукторных двигателей на перспективном ЭПС. // Электровозостроение: Сб. научн. тр.: ВЭлНИИ, 1998. Т.40. С. 4557.

15. Ю.П.Смачный, Р.Х.Уразгильдеев. Вентильно-индукторный вагонный генератор. // Междунар. научн.-техн. конф. Ростов н/Д.:Изд-во Рост.ун-та,1998. -С. 79-80.

16. Петрушин А.Д. Энергосберегающие вентильно-индукторные и асинхронные электроприводы для электроподвижного состава. // Ростов н/Д.: Изд-во Северо-Кавказского научного центра высшей школы. 1999. С. 72

17. Miller Т. Switched Reluctance Motors and Their Control. Magna Physics Publishing and Oxford University Press. 1993.

18. Selvester P., Chare M.V.K. Finite element solution of saturable magnetic field problem, -IEEE Trans. Power Appar. and Syst. 1970, pas-89.7.

19. Р.Х.Уразгильдеев., А.Д.Петрушин., Ю.П.Смачный. Использование вентиль-но-индукторных генераторов на вагонах повышенной комфортности. // Изд-во Филиал РГУПС Минеральные Воды Рост, ун-та, 2001. выпуск пятый, 2001.-С. 121-122

20. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А. О влиянии чисел зубцов статора и ротора на характеристики трехфазного реактивного индукторного двигателя. // Изв. вузов. Электромеханика. 1998. № 2-3. С. 34-39.

21. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Крайнов Д.В., Коломейцев В.Л. Слепков Е.А. Математическая модель для расчета электромагнитных процессов вмногофазном управляемом реактивном индукторном двигателе. // Изв. вузов. Электромеханика. 1998. № 1. С. 49-53.

22. Ильинский Н.Ф. Перспективы применения вентильно-индукторного электропривода в современных технологиях . // Электротехника. 1997. №2. С. 1-3

23. Кравченко А.И., Хоменко Б.И. Перспективные направления научно-исследовательских работ в электровозостроении. //Сб. научн. тр.: Электровозостроение ВЭлНИИ, 1998. Т.40. С. 17-41.

24. Петрушин А.Д., Янов В.П., Смачный Ю.П. Применение метода Ньютоно-Рафсона для решения задач оптимального управления электроприводом. //Сб. научн. тр.: Электровозостроение ВЭлНИИ, 1998. Т.39. С. 182-188.

25. Lawrenson R.J. et al.,"Controlled-speed switched-reluctansce motors: Present status and future potential," Drives/Motors/ Controls, 1982.

26. Miller T. Switched Reluctance Motors and Their Control. Magna Physics Publishing and Oxford University Press. 1993.

27. Lawrenson P.J., Stephenson J.M., Blenkinsop Р.Т., Corda J., Fulton N.N. Variable-speed switched reluctance motors. IEE Proc. B,Electr. Power Appl., 1980, 127, (4), pp.-C. 253-265.

28. Lawrenson P.J. A brief status review of switched reluctance drives. EPE Journal, Vol. 2 No. 3 October 1992, pp. C. 133-144.

29. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода. // Электричество, 1997. № 8. С. 35-44.

30. Жуловян В.В., Ким Т.Д., Панарин А.Н. Вентильный индукторный двигатель в системе электропривода. Автоматизированный электропривод. // Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. // М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 405.408.

31. Леонхард В. Регулируемые электроприводы переменного тока. // ТИИЭР, 1988. т.76, N4, С. 171.191.

32. Кузнецов В.А., Садовский Л.А., Виноградов В.Л., Лопатин В.В. Особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода . // Электротехника. 1998. №6.-С. 35-43.

33. Бычков М.Г. Алгоритм проектирования вентильно-индукторного электропривода и его компьютерная реализация. // Электротехника. 1997. №2. С. 11-12.

34. Петрушин А.Д. Вентильно-индукторный привод: опыт разработки и внедрения.//Приводная техника. 1998. №2.-С. 12-13.

35. А.Д. Петрушин, Ю.П. Смачный, Ю.В. Селютин, А.Р. Шайхиев. Энергосберегающие вентильно- индукторные электроприводы. // Ростов н/Д.:Изд-во Рост, ун-та. 2001.-С. 96-98

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

37. Кожевников Б.Я., Скрипка А.Г., Турулева Н.В. Новое поколение преобразователей отечественного производства на IGBT транзисторах. //Сб. научн. тр.: Электровозостроение/ВЭлНИИ, 1998. Т.40. С. 78-91.

38. Torrey D.A., Lang J.H.Optimal-efficiency excitation of variable-reluctance motor drives. IEE PROCEEDINGS-B, Vol. 138,No.l, January 1991.

39. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин //: Учеб. Для вузов по спец. «Электромеханика». 2-е изд., перераб. И доп.-М.: Высш. шк., 1994.-318 с.

40. Carroll Е., Klaka S. binder S. Тиристоры IGCT. Новый подход к сверхмощной электронике. // Электротехника. 1998. №7. С. 46-53.

41. Чибиркин В.В. Создание силовых полупроводниковых приборов для преобразователей электроподвижного состава.//Электротехника. 1998. №3.-С. 19.

42. А.Д. Петрушин., Ю.П. Смачный., Ю.В. Селютин., Ю.А. Тупогуз. Вентиль-но-индукторный привод вагоноосаживателя. г. Нижний Новгород.: Изд-ва Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу. // Нижний Новгород. 2001.

43. Галанов В.И., Шершнев Ю.А., Гуревич М.К., Козлова М.А. Современные мощные полупроводниковые приборы и их функциональные особенности. // Электротехника. 1998. №3.- С. 48-52. 1985. №5. С. 21-26.

44. Хашимов А.А., Петрушин А.Д. Энерго- и ресурсосберегающие электроприводы переменного тока. // Тез. докл. ко второй междунар.(13-й Всероссийской) конф. (23-25 сентября 1998.) Ульяновск: УлГТУ, 1998. - С. 57-58.

45. Бычков М.Г., Кисельникова А.В., Семенчук В.А. Экспериментальные исследования шума и вибраций в вентильно-индукторном электроприводе. // Электричество. 1997. № 12- С. 41-46.

46. Щербаков В.Г., Колпахчьян Г.И., Хоменко Б.И., Логинов И.Я., Коломейцев Л.Ф. Применение реактивных индукторных двигателей на перспективном ЭПС. // Электровозостроение: Сб. научн. тр.: ВЭлНИИ, 1998. Т.40. С. 4557.

47. Булгаков А.А. К расчету переходных процессов в цепях с управляемыми выпрямителями. // Электричество. 1953. № 4. С. 29-34.

48. Бычков М.Г. Анализ вентильно-индукторного электропривода с учетом локального насыщения магнитной системы. // Электричество. 1998. № 6. С. 50-53.

49. Макдональд Т., Видмар С. Сравнение характеристик IGBT при использовании в составе изделий. // Электротехника. 1998. № 3. С. 63-64.

50. Силовые полупроводниковые приборы. // Пер. С англ. Под ред. В.В. Токо-рева. Первое издание. Воронеж. 1995.

51. А.В.Коковихин, А.Д. Петрушин, О.А. Ворон, Ю.П. Смачный. Перспективы развития изотермических вагонов. // М: Изд-во МПС Железнодорожный транспорт номер 5. 2001. С. 53-56

52. Б.А. Ивоботенко., В.П. Рубцов., JT.A. Садовский., В.К. Цаценкин. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями // М.: Энергия. 1971.

53. Бычков М.Г., Ильинский Н.Ф., Кисельникова А. В. Расчет механических характеристик ВИП.//М.: МЭИ. 1997.-С. 16-29.

54. Ся Беньчун. Разработка и исследование вентильных реактивных двигателей. // Автореф. дисс. на соиск. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1995.

55. Кузнецов В.А. Усилия, действующие на зубцы электрических машин.// Тр. МЭИ. 1992. Вып. 656.-С. 3-11.

56. Основы тягового электропривода. // Части 1 и 2/ В.И. Бочаров., А.Г. Воль-вич., В.А. Малютин., В.Г. Щербаков.- Ростов н/Д: Изд-во Рост. Ун-та, 1995. -432 с.

57. Новый электроподвижной состав магистральных и горных железных дорог. // Под ред. Щербакова В.Г. Новочеркасск: Типография НГТУ. 1996. -209 с.

58. В.И. Бочаров, И.И. Кондратко., В.Г. Наймушин., В.Г. Щербаков. Основы логики совершенствования ЭПС. // Ростов н/Д.: Изд-во Рост, ун-та, 1977. -640 с.

59. Боляев И.П. Расчет тепловых процессов в электрических машинах на электронной модели. //Электромеханика. 1961. № 8.-С. 22-39.

60. Бернштейн JI.M. Изоляция электрических машин общего назначения. // М.: Энергоиздат, 1981. 376 с.

61. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. // М.: Энергия, 1973. -319 с.

62. Гуревич Э.И., Рыбин Ю.Л. Переходные тепловые процессы в электрических машинах. // Л.: Энергоатомиздат, 1983. -216 с.

63. А.Д.Петрушин., Ю.П.Смачный. Патент №2179779 Вентильно-индукторный генератор. // Москва 20 февраля 2002г.

64. Филиппов И.Ф. Основы теплообмена в электрических машинах. // Л.: Энергия, 1974.-384 с.

65. Борисенко А.И., Костиков О.Н., Яковлева А.И. Охлаждение промышленных электрических машин. //М.: Энергоатомиздат, 1983.297 с.

66. Готтер Г. Нагревание и охлаждение электрических машин // Пер. с нем. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1961. -264 с.

67. Борисенко А.И., Данько В.Г., Яковлев А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах. // М.: Энергия, 1974, -560 с.

68. Бесконтактные силовые схемы и вентильные тяговые двигатели электроподвижного состава переменного тока. // Под ред. О.А.Некрасова. М.: Транспорт, 1969. -168 с.

69. В.К.Волков., А.Г.Суворов. Повышение эксплуатационной надежности тяговых двигателей. // М.: Транспорт, 1988. -128 с.

70. И.С.Ефремов., А.Ф.Калиниченко., В.П. Феоктистов Цифровые системы управления электрическим подвижным составом с тиристорными импульсными регуляторами // М.:Транспорт, 1988. -252 с.

71. Б.Н.Тихменев., И.Н.Горин., В.А.Кучумов., В.А.Сенаторов. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Б.Н.Тихменева Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе // М.: Транспорт, 1976. -279 с.

72. Калинин В.К. Электровозы и электропоезда. // М.: Транспорт, 1991.-479 с.

73. Л.А.Баранов., Я.М. Головичер., Е.В.Ерофеев., В.М.Максимов. Под ред. Л.А.Баранова. Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава //. М.: Транспорт, 1990. 272 с.

74. Некрасов О.А. Вспомогательные машины электроподвижного состава переменного тока. // М.: Транспорт, 1967. -168 с.

75. Теплообмен в устройствах электрической тяги и аэродинамика высокоскоростных поездов. // Под ред. В.И. Иванова. М.: Транспорт, 1975. -144 с.

76. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава. // В.Д. Тулупов М.: Транспорт, 1976. С. 368

77. Электроподвижной состав с полупроводниковыми преобразователями. // Сборник статей. Под ред. д-ра техн. наук Б.Н. Тихменева. М.: Транспорт. 1972.-174 с.

78. Медель В.Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Конструкция и динамика. // Учебник для ин-тов ж.д. Транспорта. Изд.4-е, перераб. М.: Транспорт, 1974.

79. Некрасов О.А., Горин Н.Н., Кучумов В.А. Расчет характеристик вентильного двигателя. // Тр. ВНИИЖТ, вып.416,1970. С. 17-27.

80. Хамудханов М.З., Саифулаев Н. Вентильный двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. // Известия АН УзССР, серия техн. наук, 1965.№ 36. С. 5-14.

81. Завалишин Д.А. Вентильный электродвигатель трехфазного переменного тока и уточненное обоснование построения его рабочих характеристик. // Тр. ЛИАН, вып.57, 1968.- С. 6-18.

82. Некрасов О.А., Сенаторов В.А., Горин Н.Н. Экспериментальные исследования вентильного тягового двигателя. // Тр. ВНИИЖТ, вып. 388, 1969. С. 103-123.

83. Кучумов В.А. Регулирование и характеристики тягового вентильного двигателя (без учета насыщения). // Тр. ВНИИЖТа, вып. 388,1969. С. 87-102.

84. Захарченко Д.Д., Ротанов И.А. Тяговые электрические машины. // М.: Транспорт, 1991.-С. 343

85. ГОСТ 2582-81 Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия.

86. Преобразовательные устройства электровозов с асинхронными тяговыми электродвигателями. // A.M. Солодунов., Г.К. Ковыливкер., В.В. Литовченко и др. Рига: «Зинатра», 1991.-351 с.

87. МЭК 349-2 Электрическая тяга. Вращающиеся электрические машины для рельсовых и безрельсовых единиц подвижного состава. Часть 2: Двигатели переменного тока, питаемые от статического (электронного) преобразователя.

88. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. // 4.11, М.-Л.: Энергия, 1965.-704 с.

89. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристор-ными преобразователями. // М.: Транспорт, 1988. -311с.

90. Постников И.М. Проектирование электрических машин. // Киев: Техническая литература, 1960. -910 с.

91. Домбровский В.В., Хуторецкий Г.М. Основы проектирования электрических машин переменного тока. // Л.: Энергия, 1974. С. 504

92. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. // М.: Энергия, 1970. -632 с.

93. Курбасов А.С., Седов В.И., Сорин Л.Н. Проектирование тяговых электродвигателей. Уч. пос. для вузов, М.: Транспорт, 1987. С. 536

94. Щербаков В.Г., Сорин JI.H., Калинин М.М. Конструкция крепления катушек дополнительных полюсов для защиты от электродинамического взаимодействия токов // Изд. вузов. Электромеханика. 1988. №9. С. 70-74.

95. ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования.

96. ГОСТ 7217-87 Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний.

97. Г.К. Жерве. Обмотки электрических машин. // JL: Энергоатомиздат, 1989.-398 с.

98. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. // M.-JL: Госэнергоиздат, 1963. -744 с.

99. Вольдек А.И. Электрические машины. // Учеб. Для студ. высш. техн. учебн. Завед.-З изд. Перераб.- Л.: Энергия, 1978. -832 с.

100. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. // М.: «Высш.шк.», 1980. -311 с.

101. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. // М.: «Мир», 1981.-456 с.

102. Миндлин Я.З. Логика конструирования. М.: Машиностроение, 1969. -123 с.

103. Бочаров В.И., Седов В.И., Чикин Л.А. Автоматизация проектирования тяговых электродвигателей // Вопросы оптимального программирования в производственных задачах. Изд. Воронеж, ун-т, 1980. С. 64-72.

104. Новик Я.А. Численный расчет магнитного поля методом конечных элементов в электрических машинах с учетом насыщения стали // Изв. АН латв. ССР. Сер. физических и технических наук. 1974. № 5. С. 96-104.

105. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. // Л.: Энергоатомиздат, 1983. 256 с.

106. Терзян А.А. Автоматизированное проектирование электрических машин. // М.: Энергоатомиздат, 1983. -255 с.

107. Деклу Ж. Метод конечных элементов. // М.: «Мир», 1976. -95 с.

108. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. // М.: «Мир», 1979. -392 с.

109. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей. // М.: Энергоатомиздат, 1984. -168 с.

110. Боляев И.П. Исследование и расчет тепловых процессов в электрических машинах. // Автореф. дисс. на соиск. учен. ст. д-ра техн. наук. Новочеркасск: НПИ, 1966.-41 с.

111. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебн. для вузов. М.: Энергия, 1980. -928 с.

112. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах.// Учебн. пос. для вузов. М.: «Высшая шк.», 1989.-312 с.

113. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. ГЭИ, М.-Л, 1959.-504 с.

114. Основы тягового электропривода. // Часть I В.И. Бочаров, А.Г. Вольвич, В.А. Малютин и др. Ростов н/Д; Изд. РГУ, 1995. 432 с.

115. То же. Часть II. 1997. -496 с.

116. Изерман Р. Цифровые системы управления. // М.: «Мир», 1984. -541с.

117. ГОСТ 20859.1-89 (СТ СЭВ 1135-88). Приборы полупроводниковые силовые единой унифицированной серии. Общие технические условия.

118. Nakagawa А.е.а.1800 V bipolar-mode MOSFET (IGBT)/A. Nakagawa, К. Imamure, К. Furukawa // Toshiba Review.1987. N 161. Р.34-37.

119. Калабеков А.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М.: Радио и связь, 1988.

120. Обухов С.Т., Рамизевич Т.В. Применение микро-ЭВМ для управления вентильными преобразователями// Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. 1983. Вып. 3(151). С. 9

121. Веников В.А. Переходные электромеханические процессоры в электрических системах. М.: Высшая школа, 1978. -414 с.

122. Вотчицев Г.М. Электромагнитные процессы в непосредственных преобразователях частоты, предназначенных для питания вспомогательных цепей подвижного состава. // Автореф. канд. диссертации. В надзаг.: МИИТ, М.: 1974.-С. 20

123. Д.Д. Захарченко., А.В. Плакс., А.Н. Савоськин и др.; Под ред. Д.Д. Захар-ченко Автоматизация электрического подвижного состава // М.: Транспорт, 1978.-270 с.

124. Ю.М. Иньков., Н.А. Ротанов., В.П. Феоктистов., О.Г. Чаусов; Под ред. Ю.М. Инькова. Преобразовательные полупроводниковые устройства подвижного состава//М.: Транспорт, 1982. -263 с.

125. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. Теория электрической тяги. // М.: Транспорт, 1983. -328 с.

126. Розенберг Б.М. Методика исследования переходных процессов в электрических цепях при многократных коммутациях и ее применение для расчета цепей с вентилями. //Автореф. канд. диссертации.: МИИТ, М., 1980. -С. 19

127. В.В. Литовченко., О.С. Назаров., Н.А. Ротаров и др. Системы управления полупроводниковых преобразователей подвижного состава . // М.: Инфор-мэлектро, 1977.-С. 51

128. Фаминский Г.В. Экономия электроэнергии в электропоездах. // М.: Транспорт, 1970.-С. 80

129. Ф. Чаки., И. Герман., И. Ипшич и др Силовая электроника. Примеры и расчеты . // М.: Энергоиздат, 1982. -384 с.

130. Чиженко И.М., Андриенко П.Д., Баран А.А. Справочник по преобразовательной технике // Под ред. И.М. Чиженко. Киев: Техника, 1978. -447 с.

131. Винокуров В.А., Попов Д.А. Электрические машины железнодорожного транспорта. // М.: Транспорт, 1986. -511 с.

132. Проектирование тяговых электрических машин // Под ред. М.Д. Наход-кина. М.: Транспорт, 1976. -624 с.

133. Казовский Е.Я. Переходные процессы в машинах переменного тока. // М.: Изд. АН СССР, 1962. -624 с.

134. А.Д.Петрушин., О.А.Ворон., Ю.П.Смачный. Вентильно-индукторные машины для железнодорожного подвижного состава. //

135. Вестник всероссийского научно-исследовательского и проектно- конструкторского института электровозостроения номер 48.2005. С. 147-159 -Новочеркасск.

136. Журнал «Компоненты и Технологии» и «Схемотехника» // Представительство IR Интернешнл Холдинг М.: №2 2002г. С. 28.

137. Электрическое оборудование пассажирских вагонов. Руководство по ремонту 030 ПКБ ЦЛ-03- РК. // ОАО «РЖД» // М.:Транспорт, 2004. -511 с.98