Вдосконалення колекторних тягових двигунів для рухомого складу при пульсучій та імпульсній напрузі живлення

розробити систему форсованої зміни збудження ДП та знайти реальне конструктивне рішення з розміщення її елементів у магнітній системі ТЕД та силовій схемі рухомого складу.

Об’єкт дослідження: процес удосконалення колекторних тягових двигунів для рухомого складу при пульсуючій та імпульсній напрузі живлення.

Предмет дослідження: магнітне коло тягових двигунів.

Методи дослідження: для розв’язання завдань дисертації використовувались математичне і фізичне моделювання, положення теорії електромагнітного поля, методи теорії електричних кіл, конформних відображень.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному:

вперше визначені нові особливості зміни магнітного поля в станині ТЕД пульсуючого струму, які враховують неоднорідність граничних умов, інтегральну залежність від параметрів магнітного кола ДП, та особливості впливу сполучених магнітних полів головних та додаткових полюсів на комутуючий магнітний потік;

розроблено математичну модель магнітного кола ДП, що враховує особливості зміни магнітних полів, у тому числі і від вихрових струмів, яка використовується при удосконаленні методики розрахунку магнітного кола ДП при пульсуючому та імпульсному живленні;

вперше встановлена узагальнена залежність між рівнем впливу вихрових струмів у магнітному колі ДП на комутуючі магнітні потоки та комутацією ТЕД;

запропоновано новий схемно-конструкційний метод компенсації реакції вихрових струмів, практична реалізація якого захищена патентом.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій забезпечується використанням фундаментальних положень та законів з математики, фізики, теорій електромагнітного поля, електричних кіл, методів математичного і фізичного моделювання, що підтверджено збіжністю результатів теоретичних та експериментальних досліджень. Отримані дані не суперечать опублікованим результатам науково-дослідних робіт у цьому напрямку.

Наукове значення роботи полягає в теоретичному обґрунтуванні впливу вихрових струмів в масивних ланках магнітного кола ДП на комутуючій магнітний потік, що є основою для розробки пристроїв по його усуненню. Теоретичне значення роботи полягає в розробці математичної моделі магнітного кола ДП, розрахунок реального магнітного поля при цьому в двигунах пульсуючого струму зводиться до того, що складне електромагнітне поле розкладається умовними межами на локальні ланки, кількість яких залежить від конструктивних особливостей машини.

Практичне значення отриманих результатів.

Практична цінність результатів роботи полягає у використанні удосконаленої методики розрахунку магнітного кола ДП колекторних ТЕД при пульсуючій та імпульсній напрузі живлення. Використання цієї методики та відповідної математичної моделі дозволяє прогнозувати характеристики і комутаційну надійність роботи таких ТЕД в експлуатації ще на стадії створення або їх модернізації.

Основні наукові та практичні результати дисертаційної роботи, а також отриманий патент передані для впровадження до ДНВО “ХЕМЗ” і використовуються при створенні та модернізації тягових електродвигунів постійного струму.

Результати роботи використовуються в навчальному процесі Української державної академії залізничного транспорту при викладанні відповідних дисциплін та дипломному проектуванні студентів спеціальностей “Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту”, “Електричний транспорт”.

Практична цінність роботи підтверджена актами про впровадження результатів дисертаційної роботи на виробництві та в навчальному процесі.

Особистий внесок здобувача. Автору дисертації належать основні ідеї запропонованих нових технічних рішень, що отримані разом зі співавторами, а саме: в [3] – методика розрахунку магнітної системи ДП при пульсуючому та імпульсному живленні; в [4] – досліджено вплив вихрових струмів на величину магнітного поля в масивних ланках магнітної системи ТЕД; в [5] – запропоновано конструктивне рішення з розміщення пристрою форсованої зміни збудження в реальних ТЕД; в [6, 7] – запропоновано використання вітчизняного тягового двигуна постійного струму на електровозі змінного струму та зроблено відповідні розрахунки. Роботи [1, 2] написані автором особисто.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися на:

щорічних науково-технічних конференціях Харківської державної академії залізничного транспорту в 1996-2001 роках;

семінарах Наукової Ради НАН України «Напівпровідникові і мікропроцесорні пристрої в електроенергетичних системах транспорту» (м. Харків, 1999 – 2001 р.),

міжнародній конференції “Проблеми рейкового транспорту” (Ялта, Крим, Україна, 2001).

Повністю робота доповідалась на розширеному засіданні кафедри “Системи електричної тяги” ХарДАЗТу у грудні 2001року.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи висвітлено у семи основних наукових публікаціях в наукових фахових виданнях.

Структура роботи. Дисертаційна робота має вступ, 4 розділи, висновки, список використаної літератури, який включає 96 найменувань та додатки. Сторінок основного тексту 123, таблиць – 3, рисунків – 45, додатки на 25 с.

 

 

У вступі обґрунтовано актуальність теми згідно з науковими програмами, планами. Визначено об'єкт та предмет досліджень, визначені методи досліджень, сформульована мета роботи, показана її наукова новизна та виявлено практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі показано, що в існуючому парку локомотивів залізниць України застосовують тільки колекторні двигуни постійного і пульсуючого струму. Незважаючи на пошукові роботи щодо створення альтернативних локомотивів з асинхронним приводом, у найближчому майбутньому колекторні двигуни залишаться основними. Тому проблема модернізації існуючих ТЕД при переводі їх на імпульсне живлення є актуальною.

Серед робіт, присвячених особливостям роботи ТЕД при пульсуючому та імпульсному живленні, найбільш важливі результати отримані в працях вчених В. Е. Скобелева, М. Д. Находкіна, Д. Д. Захарченка, І. П. Копилова, О. С. Курбасова, С. П. Калініченка, В. О. Яковенка, Р. В. Василенка, В. О. Вінокурова, В. С. Хвостова, І. П. Ісаєва. В них вказується, що основною причиною погіршення надійності машин є підгар колектора