Ростовская область, Россия
Цель: Применение вентильно-индукторного двигателя (ВИД) в системе тяги высокоскоростного электропоезда за счет повышения работоспособности его подшипников. Используя ВИД в качестве тягового электродвигателя, машиностроительный комплекс может решать задачи, связанные с импортозамещением комплектующих для подвижного состава. Методы: Основными причинами износа подшипникового узла являются силы одностороннего магнитного притяжения (ОМП). Эти силы возникают при асимметрии воздушного зазора вследствие погрешностей при изготовлении деталей и отклонений при сборке электрической машины. Силы ОМП при определенном смещении найдены по тензору натяжения Максвелла. Для этого был использован метод конечных элементов, воплощенный в программе FEMM. Зависимости токов в соответствующих фазах от момента времени, требуемые для нахождения сил, были получены в программе MATLAB (SIMULINK). Результаты: Проведен расчет и анализ сил ОМП при различных вариантах смещения ротора относительно оси симметрии статора, в том числе при вертикальном сдвиге в направлении действия силы тяжести. Расчеты показали, что силы ОМП могут достигать значительных величин. Выдвинуто предложение об ограничении величины силы ОМП величиной силы при предельно допустимом остаточном дисбалансе. Предложены методы, позволяющие исключить неравномерность зазора на этапе производства. Практическая значимость: Результаты исследований могут быть использованы разработчиками при проектировании тягового ВИД, выборе конструкционной величины зазора и назначении допусков в его размерной цепи. Использование ВИД с длительным сроком службы подшипников в системе тягового привода создаст предпосылки для получения нового конкурентоспособного подвижного состава.
Высокоскоростной электропоезд, тяговый электродвигатель, вентильно-индукторный двигатель, магнитная система, неравномерность, силы одностороннего магнитного притяжения, сила дисбаланса, надежность, подшипники
1. Лаврикова Ю. Г. Стратегические основы реализации потенциала импортозамещения на примере железнодорожного машиностроения / Ю.Г. Лаврикова, Л.М. Аверина // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. - 2015. - № 3(39). - С. 85-99.
2. Косой В. В. России нужны высокоскоростные магистрали / В. В. Косой // Транспорт Российской Федерации. - 2016. - № 5(66). - С. 16-20.
3. Постановление Совета Федерации Федерального собрания РФ «О перспективах развития железнодорожного транспорта» от 12 апреля 2023 г. № 156-СФ.
4. Мишарин А. С. Высокоскоростной железнодорожный транспорт как ключевой фактор развития транспортной системы России / А. С. Мишарин // Транспорт Российской Федерации. - 2015. - № 7(57). - С. 7-10.
5. Дорохина Е. С. Анализ методов контроля теплового состояния асинхронного тягового электродвигателя при испытаниях и эксплуатации / Е. С. Дорохина. - URL: http://www.rcit.su/article079.html (дата обращения: 25.08.2023).
6. Шевкунова А. В. Повышение эффективности заводского ремонта тяговых электродвигателей / А. В. Шевкунова, Е. Е. Мирошниченко // Известия ТулГУ. - 2023. - Вып. 4. - С. 564-569.
7. Vrenken R. H. S. Switched reluctance motor drive for full electric vehicles. Part II: Practical implementation / R. H. S. Vrenken et al. // Eighth International Conference and Exhibition on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Monte Carlo, Monaco. - 2013. - Pp. 1-7. - DOI:https://doi.org/10.1109/EVER.2013.6521606.
8. Voron O. A. Improving the Energy Efficiency of Electric Machines For Specialized Railway Rolling Stock / O. A. Voron, A. D. Petrushin // XVIII International Scientific Technical Conference Alternating Current Electric Drives (ACED), Ekaterinburg, Russia. - 2021. - Pp. 1-4. - DOI:https://doi.org/10.1109/ACED50605.2021.9462273.
9. Gaber M. Novel Two-phase 4/6 Switched Reluctance Motor Configuration used in All Electric Ships / M. Gaber, R. Yousef, M. S. Hamad // 23rd International Middle East Power Systems Conference (MEPCON), Cairo, Egypt. - 2022. - Pp. 1-6. - DOI:https://doi.org/10.1109/MEPCON55441.2022.10021713.
10. Thakre M. Performance Analysis of SRM Based on Asymmetrical Bridge Converter For Plug-in Hybrid Electric Vehicle / M. Thakre, J. Mane, V. Hadke // International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS), Chennai, India. - 2020. - Pp. 1-6. - DOI:https://doi.org/10.1109/ICPECTS49113.2020.9337059.
11. Скрежендевский В. В. Вентильно-индукторный тяговый электродвигатель для тепловоза / В. В. Скрежендевский, А. А. Гулевич // Проблемы безопасности на транспорте: материалы международной научно-практической конференции. - Беларусский государственный университет транспорта, 2015. - С. 80-81.
12. Модернизация тепловоза ТГМ6 (ТЭМП 1тт). - URL: http://promelcom.com/modernizaciya-teplovoza-temp-1tt/ (дата обращения: 25.08.2023).
13. Анучин А. С. Разработка цифровых систем эффективного управления комплектов тягового электрооборудования гибридных электрических транспортных средств: дисс. … д-ра. техн. наук / А. С. Анучин. - М., 2018. - 445 с.
14. Chun G. Investigation of Skewing Effects on the Vibration Reduction of Three-Phase Switched Reluctance Motors / G. Chun, W. Jianhua, S. Mengjie et al. // IEEE Transactions on Magnetic. - 2015. - Vol. 51. - Iss. 9. - Pp. 1-9.
15. Isfahani A. H. Comparison of Mechanical Vibration Between a Double-Stator Switched Reluctance Machine and a Conventional Switched Reluctance Machine / A. H Isfahani, B. Fahimi // IEEE Transactions on Magnetic. - 2014. - Vol. 50. - Iss. 2. - Pp. 293-296.
16. Zhu Z. Q. Analytical model for predicting maximum reduction levels of vibration and noise in switched reluctance machine by active vibration cancellation / Z. Q. Zhu, X. Liu., Z. Pan // IEEE Trans. Energy Convers. - 2011. - Vol. 26. - Iss. 1. - Pp. 36-45.
17. Makino H. Digital PWM-control-based active vibration cancellation for switched reluctance motors / H. Makino, T. Kosaka, N. Matsui // IEEE Trans. Ind. - 2015. - Vol. 51. - Iss. 6. - Pp. 4521-4530.
18. Cao X. Independent control of average torque and radial force in bearingless switched-reluctance motors with hybrid excitations / X. Cao, Z. Deng, G. Yang et al. // IEEE Trans. Power Electron. - 2009. - Vol. 24. - Iss. 5. - Pp. 1376-1385.
19. Могила В. С. Особенности расчета тяговых вентильно-индукторных двигателей / В. С. Могила, Т. С. Королек // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: Наука и транспорт . - 2011. - № 2(23). - С. 21-25.
20. Мирошниченко Е. Е. Оценка влияния сил одностороннего магнитного притяжения на надежность подшипникового узла вентильно-индукторной электрической машины / Е. Е. Мирошниченко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2022. - Т. 22. - № 3. - С. 39-51.
