Особенности выбора параметров тяговых электрических машин с учётом подобия электромагнитных процессов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат наук Горюнов Иван Олегович

• Горюнов Иван Олегович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Горюнов Иван Олегович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние вопроса

1.2 Характер электромагнитных процессов

в тяговых электрических машинах. Цель исследования

1.3 Особенности расчёта магнитного поля

1.4 Особенности применения метода конечных разностей

1.5 Тепловые процессы в тяговых электрических машинах

и их математический анализ

1.6 Особенности решения нелинейных задач при анализе

магнитного поля

Выводы по главе

ГЛАВА 2 ПОДОБИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ.

КРИТЕРИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ

2.1 Подобие электромагнитных процессов в тяговых электрических машинах

2.2 Особенности применения теории подобия

2.3 Критериальное уравнение электромагнитных

процессов в тяговых электрических машинах

Выводы по главе

ГЛАВА 3 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

3.1 Магнитное поле тяговых электрических машин электроподвижного состава железных дорог и метрополитена

3.2 Магнитное поле тяговой электрической машины

зарубежного электроподвижного состава

3.3 Магнитное поле тяговых электрических машин тягового подвижного состава сети российских железных дорог

3.4 Магнитное поле тяговых электрических машин постоянного

тока на высокоскоростном электроподвижном составе

Выводы по главе

ГЛАВА 4 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С УЧЁТОМ

КРИТЕРИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ

4.1 Планирование экспериментов для определения критериальных зависимостей тяговой электрической машины

4.2 Определение параметров критериального уравнения

4.3 Особенности выбора параметров. Подобие тепловых процессов

4.3.1 Общий подход к выбору параметров тяговых электрических машин при проектировании

4.3.2 Особенности выбора параметров тяговых электрических машин высокоскоростного электроподвижного состава с учётом критериального уравнения

4.3.3 Особенности выбора параметров тяговых электрических машин электроподвижного состава городских транспортных систем с учётом

критериального уравнения

4.3.4 Характер тепловых процессов

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности выбора параметров тяговых электрических машин с учётом подобия электромагнитных процессов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время население Земли неуклонно растёт и проходят процессы его массовой миграции. Проживание в больших городах предоставляет населению в первую очередь комфорт и удобства, но и создает определенные трудности для перемещения жителей. Мир вступил в так называемую эпоху урбанизации. Неотъемлемой частью жизни человека являются транспортные потоки, пути и линии проезда и провоза пассажиров и грузов как между экономическими зонами, предприятиями, населенными пунктами и городами, так и внутри городов, особенно внутри мегаполисов и крупных агломераций. На сегодняшний день городские рельсовые транспортные системы являются одним из важнейших элементов общей транспортной системы. Рельсовый транспорт состоит из обособленных, выделенных или совмещенных линий, где в качестве тяговой единицы используется тяговый подвижной состав (ТПС). Такие линии образуют относительно простые транспортные системы с постепенным усложнением в виде сложных схем пересечений различных линий, с локальным, экспрессным и кольцевым движениями. Однако, как бы не были сложны транспортные системы, в основе каждой из них лежит простой набор элементов: маршрут, время в пути, скорость перемещения.

При составлении новых и развитии существующих маршрутов для технико-экономического обоснования (ТЭО) рассматриваются и рассчитываются всевозможные параметры. Особенность таких расчётов заключается в правильном обосновании выбранного типа электроподвижного состава (ЭПС). При анализе существующих систем можно выделить определённые закономерности. Примерами развитых транспортных систем являются транспортные системы, использующие линии городских электропоездов совместно с сетью метрополитена, как например, в Токио (Япония) и в Берлине (ФРГ). Для более предметного изучения системы общественного транспорта необходимо рассмотреть систему Берлина. Сеть метрополитена (U-Bahn) имеет длину более 150 км и 173 станции (средняя длина перегона 0,9 км), сеть городских электропоездов (S-Bahn) имеет

длину 331 км и 165 станций (средняя длина перегона 2 км). Кроме этого, в городе проходят магистральные железнодорожные линии. Необходимо рассмотреть следующую трехуровневую транспортную систему Берлина:

1. Метрополитен (U-Bahn).

2. Городской электропоезд (S-Bahn).

3. Электропоезда пригородного и дальнего сообщения (RE, RB).

Для удобства на рисунке В1 показана часть линий S-Bahn и U-Bahn. Как видно, пассажиру из начального пункта, например, от станции Alexanderplatz можно доехать до станции Wuhletal на поезде метро по линии U5 или воспользоваться городским электропоездом - линия S5. На линии метро эксплуатируются поезда типов F и H общей длиной 95 - 98 метров (6 вагонов) и максимальной пассажировместимостью 1240 человек (для типа F). На линиях S-Bahn эксплуатируются электропоезда типа 481/482. Длина поезда при максимальной составности (четыре вагона по две секции) составляет 147 метров. Максимальная пассажировместимость такого поезда 1176 человек. Более подробно описание транспортных систем существующих и перспективных приведено в [1, 2]. Сравнения этих двух маршрутов приведены в таблице В1.

Рисунок В1 - Схема линий S-Bahn и U-Bahn Берлина

Таблица В1 - Сравнение параметров линии метрополитена и городского электропоезда

Параметры Линия

U5 S5

Тип подвижного состава F 481/482

Пассажировместимость, чел 1200 1176

Длина подвижного состава, м 98 147

Маршрут Alexanderplatz - Wuhletal

Количество остановок 12 8

Время в пути, мин 23 21

Далее рассмотрены второй и третий уровни транспортной системы, представлены на рисунке В2, где показана другая часть берлинской транспортной системы. Из Bernau до Gesundbrunnen можно доехать на S-Bahn S2 или воспользоваться поездом пригородного сообщения - линия RE3 (Regional-Express). Маршрут городского электропоезда проходит параллельно поездам пригородного сообщения, разница между ними заключается в том, что между станциями Bernau и Gesundbrunnen поезд S-Bahn совершит 9 остановок, в то время как поезд RE проследует без остановок. Расстояние между конечными пунктами составляет 20 км; время в пути S-Bahn - 26 минут, RE - 14 минут.

Таким образом, на основании анализа второго и третьего транспортных уровней, следует вывод о том, что происходит очень чёткое разделение уровней внутри самой транспортной системы, более подробно об этом указано в [2]. Такое разделение обуславливается в том числе и параметрами ТПС. Для составления полного обзора необходимо провести и сравнение по показателям общей мощности тягового подвижного состава. Для проведения более точного исследования необходимо провести сравнение показателей между ЭПС Российских железных дорог и иностранных железных дорог по предложенным транспортным уровням.

Рисунок В2 - Схема линии S-Bahn и пригородных поездов Берлина

С учётом этого, в таблице В2 приведены некоторые типы ТПС для пригородного/городского и дальнего пассажирского сообщения, которые эксплуатируются в настоящее время в Российской Федерации и Федеративной Республике Германии.

В таблице В3 показаны три типа ЭПС с распределённой тягой для пригородного/городского сообщения (городской электропоезд). ЭПС типа 481/482 эксплуатируется на кольцевой городской железнодорожной линии S-Bahn в Берлине. Состоит из четырёх двухсекционных вагонов, общей мощностью 2400 кВт; более подробно о технических параметрах этого электропоезда указано в [3]. На схожей по некоторым своим параметрам кольцевой линии городского электропоезда в Москве: МЦК эксплуатируется ЭПС типа ЭС2Г (количество вагонов в поезде - 5, общая мощностью 2932 кВт), [4].

Таблица В2 - Сравнение электроподвижных составов пригородных линий и метрополитена

№ Тип ЭПС Количество вагонов, ед Мощность, кВт

1 RE 3 (111) 5 3700

~2 ЭД4М 8 3760

1 81-717/714 8 3648

Примечание: ТПС линии RE 3 (междугородняя линия между городами Стральзунд и Фалькенберг) сети немецких железных дорог (DB AG) с локомотивной тягой, тип электровоза 111, [5]. Такие электровозы используются для пригородного пассажирского и для дальнего сообщения. ЭПС с распределенной тягой типа ЭД4М эксплуатируется на сети Российских железных дорог в пригородном сообщении. ЭПС для метрополитена с распределённой тягой типа 81-717/714 используется только для внутригородских пассажирских перевозок.

Таблица В3 - Сравнение электроподвижных составов пригородных линий и городских транспортных систем

№ Тип ЭПС Количество вагонов, ед Мощность, кВт

1 481/482 4 2400

2 ЭС2Г 5 2932

3 ЭС1 5 2550

Примечание: ЭПС ЭС2Г относится к семейству поездов Siemens Desiro, к ним относится и двухсистемный ЭПС ЭС1. Который по своей конструкции имеет незначительные отличия от ЭС2Г, в частности, в конструкции кузова, устройстве тягового оборудования и т.д. (мощность составляет 2550 кВт). Несмотря на большое конструктивное сходство данный тип ЭПС используется не только в пригородном сообщении, но и в дальнем пассажирском сообщении, например, на маршруте Санкт-Петербург - Псков (длина около 280 км).

Таким образом, очевидно, что указанные в таблице В3 ЭПС эксплуатируются как во внутригородской транспортной системе, так и в системе междугороднего сообщения. Более подробно о технических характеристиках указанных ЭПС приведено в [4].

Показанные в таблицах ЭПС предназначены для разной эксплуатации, количества перевозимых пассажиров, длины маршрутов, скорости движения, вместимости, однако они имеют одно общее сходство - примерно одинаковую потребляемую мощность. На основании этого замечания выдвинуто предположение о том, что, несмотря на их различие, существуют общие критерии ЭПС, с помощью которых возможно обоснованно представить любой существующий ТПС исходя из его определенных параметров. Кроме этого, такие критерии можно применять при проектировании и расчёте необходимых параметров тяговых электрических машин (ТЭМ) тягового подвижного состава. В частности, более эффективно проводить предварительные расчёты основных размеров тяговых электрических машин.

Основным объектом линии общественного рельсового транспорта является ТПС, т.е. элемент, непосредственно осуществляющий перевозку пассажиров. В настоящее время в качестве энергии, потребляемой ТПС, принято использовать два вида: электроэнергию и дизельное топливо. Среди прочих особенностей видов потребляемой энергии есть два важных отличая: транспортное средство, потребляющее дизельное топливо, имеет большую автономность; а ТПС, потребляющий электроэнергию, является более экологичным видом общественного транспорта. Однако в обоих случаях в качестве последнего элемента в цепи преобразований энергии используются электромеханические преобразователи энергии - тяговые электродвигатели (ТЭД). Исходя из сказанного, очевидно, что городской общественный рельсовый транспорт использует в качестве энергии для поступательного движения преимущественно электроэнергию. А в качестве электромеханического преобразователя энергии -ТЭД.

Отдельно взятым объектом преобразования энергии и важным элементом в ТПС является тяговая электрическая машина. От параметров и характеристик ТЭМ зависит работа ЭПС и всего транспорта. Основными техническими параметрами при проектировании ТЭМ являются к.п.д., масса, габариты, номинальная мощность, напряжение, ток и т.д.

В настоящее время на сети ж.д. эксплуатируются тяговый подвижной состав с бесколлекторными и коллекторными ТЭД. В Российской Федерации ТПС в основном укомплектован коллекторными электродвигателями постоянного и пульсирующего тока. Одними из основных типов, эксплуатируемых сегодня, являются ТЛ-2К, НБ-418К6, НБ-412, НБ-514, ЭД-118, ЭД-121, ЭД-150, ДК-117Д, УРТ-110, 1ДТ-003.

Тенденция последних лет ведёт к постепенной замене электродвигателей постоянного и пульсирующего тока на бесколлекторные ТЭД. Однако процесс перехода на новые типы ТЭД сложен, трудоёмок и требует большого количества времени. Это происходит в силу нескольких причин:

1. Для управления бесколлекторными ТЭД необходимо использовать тяговые преобразователи, регулирующие с высокой точностью частоту вращения.

2. В Российской федерации, в настоящее время, производятся тяговые преобразователи для тягового подвижного состава, в том числе для метрополитена, однако остается необходимость закупать часть оборудования у иностранных производителей.

Из этого следует вывод о том, что на сегодняшний день основным типом электромеханических преобразователей энергии для ТПС остается коллекторный тяговый электродвигатель. В общем случае, для перемещения в пространстве необходимо затратить электрическую энергию. Для ЭПС актуальным остается вопрос о преобразовании электрической энергии для поступательного движения транспортного средства в механическую. Электромагнитные процессы в ТЭМ постоянного и пульсирующего тока являются примерно одинаковыми. Электродвигатель представляет из себя машину, способную преобразовывать электрическую энергию в механическую для вращательного движения оси

колесных пар ЭПС. При преобразовании энергии в ТЭМ протекают несколько различных процессов, которые можно свести к трём основным: магнитные, электрические, тепловые.

К настоящему времени накоплен огромный опыт как проектирования и производства, так и эксплуатации коллекторных ТЭД. За годы исследований учёными и инженерами были исследованы все узлы электродвигателей. Принято считать наиболее ответственным элементом щёточно-коллекторный узел, и следующие процессы: процессы коммутации, электромеханические процессы, тепловые процессы. Выведено большое количество критериев, закономерностей и различных постоянных. Однако, применительно к тяговому подвижному составу, отсутствуют обоснования критериальных уравнений и выбора первоначальных параметров ТЭД с позиции физических процессов, протекающих в нем. А именно, зависимостей между возникающими магнитодвижущими силами (МДС) между элементами конструкции коллекторного электродвигателя. В процессе преобразования электромеханической энергии ТЭД возникают потери части энергии от процессов, неизбежно возникающих в стали от взаимного перемещения якоря и статора в физическом пространстве. Главными составляющими потерь энергии в электродвигателях принято считать так называемые потери в меди, т.е. электрические потери и потери в стали якоря, т.е. магнитные потери. За долгие годы исследований были изучены и разработаны методики по проведению расчётов потерь: электрических, магнитных, механических и т.п.

Однако расчёт магнитных потерь на основании расчёта магнитного поля с применением метода конечных разностей и использованием этих данных для критериального описания двигателей до сих пор не был применён. Стоит отметить и то, что магнитные потери у коллекторного тягового электродвигателя возникают в связи с перемагничиванием стали якоря и возникающих вихревых токах при повороте якоря, т.е. необходим расчёт электродвигателей с изменяющимися граничными условиями. Разработкой, проектированием и исследованием тяговых электрических машин, изучением электромагнитных и электромеханических процессов в разное время занимались видные специалисты: Э. Арнольд,

И.Л. Ла-Кур, А.В. Иванов-Смоленский, О.Д. Гольдберг, И.П. Копылов, Н.В. Виноградов, Д.Э. Брускин, Г.К. Жерве, М.Д. Находкин, В.С. Хвостов, Д.Д. Захарченко, В.В. Литовченко, А.С. Курбасов, Н.А. Ротанов, В.А. Винокуров, Е.Ю. Логинова и др.

Впервые критерии подобия для электромагнитных процессов на основе анализа размерностей были получены Д.Г. Брейнердом, Д. Нейфельдом [6], К.М. Поливановым [7]. П.М. Белаш вывел критерии подобия на основе анализа системы уравнений Максвелла, [8].

Методом моделирования электромагнитных процессов занимались В.А. Веников, Л.Р. Нейман, А.И. Блохин, Е.И. Кельзон, М.П. Костенко и др. [9, 10, 11, 12, 13, 14].

Для расчёта электромагнитного поля, теплового поля и других физических полей учёными созданы специализированные программы, такие как ELCUT, CalculiX, Solid Edge, NX Nastran, LS-DYNA и др., использующие в основе своих расчётов метод конечных элементов. Однако, на взгляд автора, на сегодняшний день для проведения подобных расчётов недостаточно широко применяется метод конечных разностей для программных расчётов, несмотря на ряд очевидных преимуществ этого метода.

Целью работы является определение параметров ТЭМ, основанного на решении критериального уравнения, составленного с учётом подобия электромагнитных процессов электродвигателя.

Объект исследования

Тяговая электрическая машина железнодорожного транспортного средства.

Предмет исследования

Магнитное поле ТЭД постоянного и пульсирующего тока, смоделированное на персональном компьютере (ПК).

Методы исследования

В работе использованы основные элементы теории математического моделирования - создание модели электродвигателя постоянного и пульсирующего тока на ПК с помощью специализированной программы FELD,

математического анализа, теории магнитного, электрического и теплового поля, теории планирования экспериментов. Расчёт потери энергии от перемагничивания стали якоря при его вращении производился численным методом конечных разностей.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Обосновано применение метода конечных разностей для расчета электромагнитного поля электродвигателя постоянного и пульсирующего тока.

2. Выведено критериальное уравнение на основании расчёта магнитных полей электродвигателей для определения параметров коллекторного ТЭД.

3. Предложены методики расчёта основных параметров ТЭД с учётом критериального уравнения.

4. Обоснован выбор параметров ТЭД на основании результатов решения критериального уравнения с учётом подобия электромагнитных процессов.

Практическая ценность работы заключается в следующем.

1. Проведение расчётов ТЭД и выбор параметров электродвигателя постоянного и пульсирующего тока для ТПС на основании предложенного критериального уравнения.

2. Установлены зависимости между параметрами ТЭД для существующего и перспективного ТПС.

3. Применение полученных зависимостей между основными размерами электродвигателя при проектировании ТЭД тягового подвижного состава и тягового подвижного состава.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Особенности выбора параметров ТЭД постоянного и пульсирующего тока с учётом теории подобия.

2. Разработана методика расчёта главных размеров ТЭД на основании критериального уравнения с использованием математического анализа.

3. Использование метода моделирования ТЭД на ПК; расчёт и построение магнитного поля ТЭД методом конечных разностей.

4. Обоснование применения предложенного критериального уравнения для выбора параметров ТЭД.

Достоверность и обоснованность полученных результатов при проведении расчётов в работе обеспечены корректностью допущений при математическом моделировании физических процессов электродвигателя постоянного и пульсирующего тока и подтверждены удовлетворительным совпадением с полученными раннее результатами в работах В.С. Хвостова и Я.С. Гурина; на результаты моделирования ТЭД получена удовлетворительная оценка воспроизводимости опытов согласно критерию Кохрена. Апробация работы

Основные положения и результаты исследований докладывались на следующих научно-технических конференциях:

1. Всероссийская научно-практическая конференция Неделя науки-2017.

- М.: МГУПС (МИИТ), 2017.

2. Всероссийская научно-практическая конференция Неделя науки-2018.

- М.: РУТ (МИИТ), 2018.

3. 2-ая Всероссийская научная конференция перспективных разработок молодых ученых «Молодежь и наука: Шаг к успеху». - Курск: ЮЗГУ, 2018.

4. Четвертая Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Эксплуатационная надёжность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов». - Омск: ОМГУПС, 2018.

5. Всероссийская научно-практическая конференция Неделя науки-2019.

- М.: РУТ (МИИТ), 2019.

Результаты проведенных исследований приведены в 8 публикациях: 1. Горюнов, И.О. Гибридный движитель / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко // Мир транспорта. — 2016. — № 3. — Том 14. — С. 72—79. (включен в перечень ВАК)

2. Горюнов, И.О. О применении метода анализа размерностей в теории подобия. Труды Всероссийской научно-практической конференции Неделя науки

- 2017, в двух частях, часть 1. — 2017. — С. III-21—III-23.

3. Горюнов, И.О. Городская электричка как новый транспортный продукт в транспортной системе Москвы / И.О. Горюнов, А.Е. Сячин // Бюллетень Объединённого учёного совета РЖД. — 2017. — №1. — С. 36—46.

4. Горюнов, И.О. Проект концепции строительства совмещённой экспрессной линии метрополитена / И.О. Горюнов // Сборник научных статей 2-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых «Молодежь и наука: Шаг к успеху». — 2018. — в 3-х томах, Том 3. — С. 50—62.

— ISBN 978-5-9909988-7-2.

5. Горюнов, И.О. Влияние диамагнитной подкладки на дополнительный полюс электродвигателя постоянного тока / И.О. Горюнов // Труды Всероссийской научно-практической конференции Неделя науки - 2018, в двух частях, часть 1. — 2018. — С. III-20.

6. Горюнов, И.О. Особенности расчета магнитного поля в электрических машинах / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2018. — № 6. — С. 5—8. (включен в перечень ВАК)

7. Горюнов, И.О. Методика совершенствования расчета магнитного поля на основании уравнения Максвелла / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко // Эксплуатационная надёжность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: Материалы IV всероссийской научно-технической конференции с международным участием конференция. — 2018. — 227 с.; С. 190—196. — ISBN 978-5-949-41216-9.

8. Горюнов, И.О. Способ выбора параметров тяговых электрических машин электропоездов / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2019. — № 2. — С. 18—20 (включен в перечень ВАК)

Присуждение диплома Объединённого учёного совета ОАО «РЖД» за участие в конкурсе научных работ:

1. Городская электричка как новый транспортный продукт в транспортной системе Москвы - «За высокую актуальность темы и прикладную ценность исследования при подготовке научно-исследовательского проекта» на Пятом Всероссийском конкурсе научных работ среди студентов и аспирантов по транспортной проблематике, 2017.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 146 страницах, включая 74 рисунка и 33 таблицы, библиографический список из 113 наименований и 7 приложений, (всего 180 единиц информации).

Автор благодарит Шибаурский технологический институт (Shibaura Institute of Technology, Tokyo, Japan), профессора Сейджи Ивакуру (Seiji Iwakura) за помощь при проведении исследований в Японии.

ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние вопроса

Магнитное поле - одно из четырёх силовых полей, существующих в природе. Оно действует на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом независимо от их движения. Физическими телами, вокруг которых образуется магнитное поле, являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрические заряженные тела. Во всех случаях магнитное поле возникает из-за движения заряженных мельчайших частиц, и в результате наличия у этих частиц собственного магнитного момента.

Одним из графических способов представления магнитного поля является построение картины магнитного поля - представление магнитных силовых линии или эквипотенциальных линий векторного магнитного потенциала, которые характеризуют это поле. В каждой точке такой линии вектор магнитной индукции В расположен вдоль касательной, [15]. На рисунке 1.1 показаны эквипотенциальные линии векторного магнитного потенциала двухмерной модели ТЭД.

При общем рассмотрении данного процесса магнитное поле является одной из сторон электромагнитного поля, которое обусловлено электрическими зарядами движущихся частиц и тел и изменением электрического поля. Кроме построения само магнитное поле выявляется по оказываемому им силовому воздействию на движущиеся относительно него заряженные частицы. Поле вектора магнитной индукции не имеет дивергенции (нет ни источников, ни стоков, линии магнитной индукции непрерывны и образуют замкнутые петли), [16].

Рисунок 1.1 - Эквипотенциальные линии векторного магнитного потенциала

двухмерной модели ТЭД 1 - остов; 2 - сердечник главного полюса; 3 - обмотка якоря; 4 - продольный канал; 5 - обмотка главного полюса; 6 - обмотка дополнительного полюса;7 -сердечник добавочного полюса; 8 - якорь.

Широкое использование электромагнитных процессов для электромеханического преобразования энергии, его изучение, построение и расчеты необходимы и важны в первую очередь потому, что в магнитном поле достигается значительно более высокая концентрация энергии, чем в электрическом поле, [17]. В электромеханических системах она предоставляет больший потенциал для использования в хозяйственной деятельности человека. В связи с этим свойством почти вся электроэнергия согласно [18] (до 20000 кВт*ч на

человека в год) вырабатывается именно электромеханическими преобразователями энергии - генераторами (работающими на тепловых, атомных, ветряных и гидроэлектростанциях), и около 60-70% полученной энергии преобразуются в механическую с помощью обратных электромеханических преобразователей энергии - электродвигателей.

Взаимодействие веществ, физических тел и электрических токов в магнитном поле происходит из-за наличия магнитных диполей, которые могут быть рассчитаны и показаны в виде магнитных (фарадеевских) трубок или магнитного контура. Изучением и описанием электромагнитных, магнитных и электрических полей, занимались многие видные ученые: М. Фарадей, Э. Ленц, Х. Эрстед, Б. Якоби, Д. Максвелл, Д. Генри и др., [9, 19, 20].

1.2 Характер электромагнитных процессов в тяговых электрических машинах. Цель исследования

Целью исследования является описание выбора параметров ТЭМ на основании критериального уравнения, базирующегося на характеристиках пульсаций магнитного поля в электродвигателе. Расчёт проводится на основании численного решения уравнения Пуассона применительно к векторному магнитному потенциалу - А, [21, 9, 22, 23, 24].

ч2А = (1.1)

где ца - абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м;

б - плотность тока, А/м2.

Определение индукции магнитного поля.

В = гоЬ А =

1 } к

д д д

дх ду дг

Ах Ау л2

(1.2)

где I,], к - единичные орты вдоль осей координат соответственно х,у,г.

Сечение ТЭМ, проходящее через середину якоря, можно представить через одну составляющую векторного магнитного потенциала - ось г, Аг. В связи с этим

принимаются следующие допущения согласно [16]: Ах = Ау = 0 и Аг = А . Поэтому формула определения векторного магнитного потенциала записана в следующем виде:

^ = 0+0- (1.3)

Необходимо исследовать индукцию магнитного поля, в связи с чем наиболее значимым элементом при расчётах является определение магнитного поля в нестационарном режиме при изменяющихся граничных условиях, т.е. в режиме, при котором происходит вращение якоря электродвигателя. Кроме этого, при расчётах для определения картины распределения эквипотенциальных линий векторного магнитного потенциала необходимо учитывать и следующие факторы:

- изменения взаимного положения якоря относительно неподвижных частей магнитной системы;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Горюнов Иван Олегович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Горюнов, И.О. Проект концепции строительства совмещённой экспрессной линии метрополитена / И.О. Горюнов // Сборник научных статей 2-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых «Молодежь и наука: Шаг к успеху». - Курск: ЮЗГУ, 2018. - в 3-х томах, Том 3. -С. 50-62. - ISBN 978-5-9909988-7-2.

2 Горюнов, И.О. Городская электричка как новый транспортный продукт в транспортной системе Москвы / И.О. Горюнов, А.Е. Сячин. - М.: Бюллетень Объединённого ученого совета РЖД. - 2017. - №1. - С. 36-46.

3 Martin Pabst, U- und S-Bahn-Fahrzeuge in Deutschland. - München: GeraMond, 2000. - ISBN 3-932785-18-5.

4 Слизов, А.Ю. Скоростной электропоезд ЭС1 "Ласточка" [Текст] : учебное пособие / [А. Ю. Слизов и др.]; под ред. А. В. Ширяева. - М.: Автограф, 2015. - 235 с. : ил., табл., цв. ил.; 30 см.; ISBN 978-5-906088-17-8.

5 Konrad Koschinski, Baureihe 111. Verlagsgruppe Bahn // Eisenbahn Journal Spezial. - Fürstenfeldbruck, 2014. - № 1. - ISBN 978-3-89610-391-8.

6 Brainerd, J.G. Similarity Relations in Electrical Engineering / J. G. Brainerd, J. Neufeld. - El. Eng. March. - 1955. - v. 54. - № 3.

7 Поливанов, К.М. Применение анализа размерностей к электротехническим задачам / К. М. Поливанов // Электричество, 1935. - № 14.

8 Белаш, П.М. К вопросу о теории моделирования в электротехнике / П.М. Белаш // Электричество, 1939. - № 9.

9 Иванов-Смоленский, А.В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование [Текст] / А.В. Иванов-Смоленский. - М.: Энергия, 1969. - 304 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: С. 9, 28-36, 121, 125.

10 Веников, В.А. Моделирование электрических систем при помощи вращающихся машин / В.А. Веников // Электричество, 1939. - № 9.

11 Нейман, Л.Р. Исследование магнитного поля мощного электромагнита для циклотрона / Л.Р. Нейман, А.И. Блохин, Е.И. Кельзон. - Л.: Труды Ленинградского индустриального института, 1939. - № 5.

12 Веников, В.А. Изучение электрических схем на моделях с вращающимися машинами / В.А. Веников // Электричество, 1941. - № 2.

13 Веников, В.А. Критерий электромеханических явлений и их применение к моделированию электросистем / В.А. Веников // Электричество, 1945. - № 4.

14 Костенко, М.П. Моделирование электрических систем и трансформаторов при экспериментальном исследовании устойчивости параллельной работы электрических станций / М.П. Костенко, Е.Д. Трейвиш -Труды ЛПИ им. Калинина, 1946. - № 1.

15 Глущенко, М.Д. Магнитные материалы электрических машин скоростного транспорта: Учебное пособие / М.Д. Глущенко. - М.: МИИТ, 2009. -С. 3-15.

16 Говорков, В.А. Электрические и магнитные поля [Текст] / В.А. Говорков.

- М.: Связьиздат, 1951. - 340 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 224-241, 388-392.

17 Винокуров, В.А. Электрические машины железнодорожного транспорта: [Учеб. для вузов] / В.А. Винокуров, Д.А. Попов. - М.: Транспорт, 1986. - 510 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 9-30, 96-101.

18 Епифанов, А.П. Электромеханические преобразователи энергии [учебное пособие] / А.П. Епифанов. - СПб.: Лань, 2004. - 208 с.: ил., табл. -Библиогр.: С. 5-10. - ISBN 5-8114-0543-Х.

19 Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: [Учебн. для вузов по направлениям "Электротехника, электромеханика, электротехнологии", "Электроэнергетика" и "Приборостроение"] / Л.А. Бессонов.

- изд. девятое, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1996. - 637 с.: ил., 21 см. -Библиогр.: С. 16.

20 Тамм, И.Е. Основы теории электричества: Учеб. пособие для студентов физ. специальностей ун-тов / И.Е. Тамм. - 11-е изд., испр. и доп. - М.:

ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 615 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 421-436. - ISBN 5-92210313-Х.

21 Бахвалов, Н.С. Численные методы. 1. Анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения [Текст] : Учебн. пособие для студентов, обучающихся по специальности «Прикл. математика» / Н.С. Бахвалов. - 2-е изд., стер. - М: Наука, 1975. - 631 с. : ил.; 22 см.

22 Бинс, К. Анализ и расчет электрических и магнитных полей [Текст] / К. Бинс, П. Лауренсон; Пер. с англ. И.И. Талалова. - М.: Энергия, 1970. - 376 с.: черт.; 21 см.

23 Кононенко, Е.В. Электрические машины (спец. курс). Учеб. пособие для вузов / Е.В. Кононенко. - М.: Высш. школа, 1975. - 279 с.

24 Новик, Я.А. Численный расчет магнитного поля методом конечных элементов в электрических машинах с учетом насыщения стали / Я.А. Новиков // Изв. АН Латв.ССР. Сер.физ. и тех. наук. - 1974. - № 6. - С. 17-22.

25 Курбасов, А.С. Проектирование тяговых электродвигателей: [Учеб. пособие для вузов. ж.-д. трансп.] / А.С. Курбасов, В.И. Седов, Л.Н. Сорин; Под ред. А.С. Курбасова. - М.: Транспорт, 1987. - 535 с.: ил.; 23 см.

26 Костенко, М.П. Электрические машины. В 2-х ч. Ч. 1 Машины постоянного тока. Трансформаторы. Учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений / М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. - изд 3-е, перераб. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1972. - 544 с. с ил. - Библиогр.: С. 7-17.

27 Брынский, Е.А. Электромагнитные поля в электрических машинах [Текст] / Е.А. Брынский, Я.Б. Данилевич, В.И. Яковлев. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979. - 176 с.: ил.; 22 см.

28 Буханько, А.А. Приближенные методы решения краевых задач для обыкновенных дифференциальных уравнений, уравнений с частными производными и интегральных уравнений [Текст]: учеб.-метод. пособие / А.А. Буханько, О.П. Чостковская. - Самара: Изд-во СГАУ, 2011. - 66 с.: ил., табл.; 20 см. - ISBN 978-5-7883-0816-6.

29 Шимановский, А.О. Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики [Текст]: учеб.-метод. пособие для студентов технических специальностей / А.О. Шимановский, А.В. Путято. - Гомель: БелГУТ, 2008. - 61с. - ISBN 978-985-468-474-1.

30 Зенкевич, О.К. Метод конечных элементов в технике [Текст]: Пер. с англ. / О.К. Зенкевич; Под редакцией Б.Е. Победри. - М.: Мир, 1975. - 541 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 7-25, 28-29.

31 Макарьянц, Г.М. Основы метода конечных элементов [Текст]: учебн. пособ. / Г.М. Макарьянц, А.Б. Прокофьев. - Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2013. - 80 с.

32 Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001. -326 с.: ил.; табл.; 21 см. - Библиогр.: С. 22-26, 28-30. - ISBN 5-06-003861-0.

33 Иванов-Смоленский, А.В. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов и др. Под ред. А.В. Иванова-Смоленского. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 214, [1] с.: ил.; 22 см.; ISBN (в пер.).

34 Сегерлинд, Л.Дж. Применение метода конечных элементов [Текст] / Л. Дж. Сегерлинд; Перевод с англ. А.А. Шестакова; Под ред. Б.Е. Победри. - М.: Мир, 1979. - 392 с. : ил.; 22 см.

35 Сызранцев, В.Н. Расчет напряженно-деформированного состояния деталей методами конечных и граничных элементов / В.Н. Сызранцев: Монография. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2000. - 111 с.

36 Марчук, Г.И. Введение в проекционно-сеточные методы [Текст] / Г.И. Марчук, В.И. Агошков. - М.: Наука, 1981. - 416 с. : ил.; 22 см.

37 Самарский, А.А. Теория разностных схем : [Текст] / А.А. Самарский. - 3-е изд., испр. - М.: Наука,1989 (1990). - 614, [2] с.: ил.; 22 см.; ISBN 5-02-014576-9 (в пер.).

38 Стренг, Г. Теория метода конечных элементов / Г. Стренг, Дж. Фикс; Перевод с англ. В.И. Агошкова [и др.]; Под ред. Г.И. Марчука. - М.: Мир, 1977. -349 с.: ил.; 22 см.

39 Богословский, В.Н. Строительная теплофизика: Теплофиз. основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. [Учебник для вузов по спец. "Теплогазоснабжение и вентиляция"] / В. Н. Богословский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1982. - 415 с.: ил.; 22 см.

40 Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров: [Учеб. пособие для втузов] / А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копченова. - М.: Высш. шк., 1994. - 543 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: С. 512-516. - ISBN 5-06-000625-5.

41 Флетчер, К. Численные методы на основе метода Галеркина / К. Флетчер; Пер. с англ. Л.В. Соколовской; Под ред. В.П. Шидловского. - М.: Мир, 1988. - 352 с.: ил.; 22 см.

42 Анкилов, А.В. Решение линейных задач математической физики на основе методов взвешенных невязок: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям / А.В. Анкилов, П.А. Вельмисов, А.С. Семенов. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 158 с.: ил., табл.; 21 см.; ISBN 978-5-9795-0368-4.

43 Жермен-Лакур, П. Математика и САПР [Текст]. В 2 кн. Кн. 2 Вычислительные методы. Геометрические методы / П. Жермен-Лакур, П.Л. Жорж, Ф. Пистр, П. Безье; Перевод с франц. под ред. Н.Г. Волкова. - М.: Мир, 1989. - 260 с.: ил., 22 см.; ISBN 5-03-000465-3.

44 Журбин, О.В. Анализ инженерных конструкций методом конечных элементов: Учеб. пособие / О.В. Журбин, С.Д. Чижиумов. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО КнАГТУ, 2004. - 156 с.: ил., табл.; 21 см.; ISBN 5-7765-0421-Х.

45 Самарский, А.А. Методы решения сеточных уравнений / А.А. Самарский, Е.С. Николаев. - М.: Наука, 1978. - 592 с. - Библиогр.: С. 230-235.

46 Вержбицкий, В.М. Численные методы [Текст]: Учебн. пособие для вузов / В.М. Вержбицкий. - М.: Директ-Медиа, 2013. - 210 с.: ил.; ISBN 978-5-4458-38715.

47 Кремер, Н.Ш. Высшая математика для экономистов: Учебник для вузов / Н.Ш. Кремер, Б.А. Путко, И.М. Тришин [и др.]; Под ред. проф. Н.Ш. Кремера. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ, 2004. - 471 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 2935, 325-354. - ISBN 5-238-00030-8.

48 Ландкоф, Н.С. Об одном типе иррегулярных точек. Теория функций, функциональный анализ и их приложения: Респ. науч. сб. Харьковский государственный университет им. A.M. Горького. - X. / Н.С. Ландкоф. - Харьков: Изд-во Харьк. ун-та, 1966. - Вып.2 . - С. 138-141.

49 Ильин, В.П. Методы конечных разностей и конечных объемов для эллиптических уравнений / В.П. Ильин. - Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 2000. - 344 с.: ил.; 20 см.; ISBN 5-86134-087-0.

50 Хвостов, В.С. Электрические машины. Машины постоянного тока [Текст] / В.С. Хвостов; Под ред. И.П. Копылова. - М.: Высшая школа, 1988. - 335 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 248. - ISBN 5-06-001313-8.

51 Гурин, Я.С. Проектирование машин постоянного тока [Текст] / Я.С. Гурин, М. Н. Курочкин; под общ. ред. Г. Н. Петрова. - М.: Госэнергоиздат, 1961. - 351 с.: ил.; 26 см.

52 Логинова, Е.Ю. Совершенствование методов анализа теплового состояния тяговых электродвигателей тепловозов и характеристик их систем охлаждения : дис. ...д-ра техн. наук : 05.22.07 / Логинова Елена Юрьевна. - М., 2000. - 329 с

53 Глущенко, М.Д. Проблемы эксплуатационной диагностики тяговых электродвигателей подвижного состава и пути их решения : дис. .д-ра техн. наук : 05.09.01 / Глущенко Михаил Дмитриевич. - М., 1999. - 329 с.

54 Копылов, И.П. Проектирование электрических машин: [Текст] / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др. - М.: Энергия, 1980. - 495 с.: ил.; 26. -Библиогр.: С. 6-8, 117-118.

55 Бергер, А.Я. Выбор номинальных данных и главных размеров электрических машин [Текст] / А.Я. Бергер. - Л.: Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики, 1965. - 123 с.; 20 см.

56 Арнольд, Э. Машины постоянного тока [Текст]: [в 2 т.] Том первый. Теория и исследование. / Э. Арнольд, И. Ла-Кур; пер. с немецкого М.М. Елина, Я.М. Бриля, Е.В. Нитусова и др.; под редакцией инж. Е.В. Нитусова и Г.Н. Петрова. - М.: ГОСУДАРСТВЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО, 1931. - 26 см.

57 Постников, И.М. Проектирование электрических машин [Текст] / И.М. Постников. - второе издание, перераб. и доп. - Киев. Гостехиздат УССР, 1960. - 910 с.: ил.; 23 см.

58 Кацман, М.М. Расчет и конструирование электрических машин: [Учеб. пособие для техникумов] / М.М. Кацман. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 359 с.: ил.; 22 см.

59 Копылов, И.П. Создание автоматизированной системы проектирования электрических машин / И.П. Копылов // Журнал Электротехника. - 1975. - № 11. -С. 2-5.

60 Жиц, М.З. Переходные процессы в машинах постоянного тока [Текст] / М.З. Жиц. - М.: Энергия, 1974. - 113 с.: ил.; 20 см.

61 Горюнов, И.О. Особенности расчета магнитного поля в электрических машинах / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко. - М.: Электроника и электрооборудование транспорта, 2018. - № 6. - С. 5-8.

62 Копылов, И.П. Проектирование электрических машин: [Текст] / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др. - 3. изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 756 с.: ил., табл.; 21 см. ISBN 5-06-004032-1.

63 Находкин, М.Д. Проектирование тяговых электрических машин [Текст]: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / М.Д. Находкин, Г.В. Василенко, В.И. Бочаров и др. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1976. - 536 с.: черт.; 22 см. - Библиогр.: С. 155.

64 Шуйский, В.П. Расчет электрических машин [Текст] / В.П. Шуйский, сокр. пер. с нем. Б.А. Цветкова и И.З. Богуславского. - Л.: Энергия, 1968. - 731 с.: ил.; 22 см. - Библиогр.: С. 381.

65 Гухман, А.А. Введение в теорию подобия [Текст]: [Учебн. Пособие для втузов] / А.А. Гухман. - изд., 2-е. доп. и переработан. - М.: Высш. шк., 1973. - 295 с.: черт.; 21 см. - Библиогр.: С. 14-29, 232-234.

66 Гухман, А.А. О сущности теории подобия [Текст] : учебное пособие для студентов / А.А. Гухман, Е.А. Ермакова. - М.: Типография МИХМ, 1959. - 36 с.; 20 см. - Библиогр.: С. 3-13, 32.

67 Юдаев, Б.Н. Теплопередача [Текст]: [Учебник для вузов] / Б.Н. Юдаев. -М.: Высш. школа, 1973. - 359 с.: черт.; 22 см. - Библиогр.: С. 46, 52.

68 Арсеньев, Ю.Д. Теория подобия в инженерных экономических расчетах [Текст]: Учеб. пособие для вузов / Ю.Д. Арсеньев. - М.: Высшая школа, 1967. - 261 с.: черт.; 22 см.

69 Кирко, И.М. Исследование электромагнитных явлений в металлах методом размерности и подобия [Текст] / И.М. Кирко. - Рига.: Издательство Академии наук Латвийской ССР, 1959. - 186 с.: ил.; 23 см.

70 Веников, В.А. Теория подобия и моделирование [Текст]: применительно к задачам электротехники: учебник для студентов вузов / В.А. Веников, Г.В. Веников. - изд. 4-е. - М.: URSS, 2014. - 438 с.: ил.; табл.; 22 см. - Библиогр.: С. 54-60, 73-77, 93-100, 112-114. - ISBN 978-5-397-04140-9.

71 Горюнов, И.О. Методика совершенствования расчета магнитного поля на основании уравнения Максвелла / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко // Эксплуатационная надёжность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: Материалы IV всероссийской научно-технической конференции с международным участием конференция. - Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения, 2018. - 227 с.; С. 190-196. - ISBN 978-5-949-41216-9.

72 Горюнов, И.О. О применении метода анализа размерностей в теории подобия. Труды Всероссийской научно-практической конференции Неделя науки - 2017, в двух частях, часть 1. - М.: МГУПС (МИИТ), 2017. - С. III-21-III-23.

73 Хантли, Г. Анализ размерностей [Текст] / Г. Хантли, Перевод с англ. А.Ф. Ульянова; Под ред. И.Т. Аладьева и К.Д. Воскресенского. - М.: Мир, 1970. -175 с.; 20 см. Библиогр.: С. 40, 149-153, 158-161.

74 Rücker / Phil. Magazine. - 5th Series. - 27. - 104.

75 Мышкис, А.Д. Лекции по высшей математике: учебное пособие / А.Д. Мышкис. - 5-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Лань, 2007. - 688 с.: ил.; 22 см. -Библиогр.: С. 51-52, 232-238, 547-552. - ISBN 978-5-8114-0572-5.

76 Горюнов, И.О. Влияние диамагнитной подкладки на дополнительный полюс электродвигателя постоянного тока / И.О. Горюнов // Труды Всероссийской научно-практической конференции Неделя науки - 2018, в двух частях, часть 1. -М.: РУТ (МИИТ), 2018. - С. III-20.

77 Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 279 с.: граф.; 22 см. - Библиогр.: С. 113-114.

78 Комаров, П.М. Исследование мотальных паковок на основе использования методов подобия и анализа размерностей : дис. .канд. техн. наук : 05.19.02 / Комаров Павел Михайлович. - М., 2001. - 193 с.

79 Цукало, П.В. Электропоезда ЭР2 и ЭР2Р / П.В. Цукало, Н.Г. Ерошкин. -М.: Транспорт, 1986. - 358 с., отд. Л. Схем.: ил.; 24 см. - Библиогр.: С. 3-8, 57-65.

80 Электропоезд ЭР2 [Текст] : Инструкционная книга / Риж. вагоностроит. завод. - М.: Транспорт, 1966. - 246 с., Библиогр.: С. 3-4.

81 Руководство по эксплуатации вагонов метрополитена моделей 81-714.5 и 81-717.5 / Акционерное общество «Метровагонмаш». - М.: Транспорт, 1993. - 446 с., Библиогр.: С. 3-4, 34-37. - ISBN 5-277-01615-5.

82 Официальный сайт Московского метрополитена. Метрополитен в цифрах [Электронный ресурс] / Московский метрополитен. - 2018. - Режим доступа: http://mosmetro.ru/press/digits/

83 26 %-Ш, ШШ&^^Рр. - Japan Transport Research Institute. - 26 (2014).

84 Официальный сайт Токийского метрополитена. [Электронный ресурс] / Токийский метрополитен. - 2018. - Режим доступа: https://www.tokyometro.jp/lang en/station/akihabara/index.html

85 MY LINE. ЖЖШШШ - 2010, / Koutsu Shimbunsya. - 2010.

86 453 ^â^f^Htf. . - 1963. - Библиогр.: С. 62-69.

87 Rail fan / Magazine. - 1985. - №4. - С. 61-63.

88 Rail fun / Magazine. - 1993. - №5. - С. 108.

89 Railway pictoral / Magazine. - 2003. - №6. - С. 52.

90 Васько, Н.М. Электровоз ВЛ 80С. Руководство по эксплуатации / Н.М. Васько, А.С. Девятков, А.Ф. Кучеров и др., 2-е изд. перераб. и доп. М.: Транспорт, 1990. - Библиогр.: С. 3-5, 23-32.

91 Ветров, Ю.Н. Конструкция тягового подвижного состава: Учебник для студентов техникумов и колледжей ж.-д. трансп. / Ю.Н. Ветров, М.В. Приставко; Под ред. Ю.Н. Ветрова. - М.: Желдориздат, 2000. - 315. - Библиогр.: С. 302, 308, 309. - ISBN 5-94069-003-3.

92 Филонов, С.П. Тепловоз 2М62: экипажная часть, электрическое и вспомогательное оборудование / С.П. Филонов, А.Е. Зиборов, В.В. Разумейчик и др. - М.: Транспорт, 1987. - Библиогр.: С. 3-14, 83-86.

93 Гуткин, Л.В. Электропоезд ЭР200 / Л.В. Гуткин, Ю.Н. Дымант, И.А. Иванов. - М.: Транспорт, 1981. - 192 с. : ил., 1 отд. л. схем.; 20 см. - Библиогр.: С. 5-12, 68-73.

94 Финни, Д. Введение в теорию планирования экспериментов [Текст] / Д. Финни; Пер. с англ. И.Л. Романовской и А.П. Хусу; Под ред. акад. Ю.В. Линника. - М.: Наука, 1970. - 287 с.; 21 см. - Библиогр.: С. 235-240.

95 Siebertz, K. Die statistische Versuchsplanung (Design of Experiment, DoE) / Karl Siebertz, David van Bebber, Thomas Hochkirchen // Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. С. 85-89.

96 Ивоботенко, Б.А. Планирование эксперимента в электромеханике / Б.А. Ивоботенко, Н.Ф. Ильинский, И.П. Копылов. - М.: Энергия, 1975. -Библиогр.: С. 49-56.

97 Горюнов, И.О. Способ выбора параметров тяговых электрических машин электропоездов / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко. - М.: Электроника и электрооборудование транспорта, 2019. - № 2. - С. 18-20.

98 Гольдберг, О.Д. Проектирование электрических машин / О.Д. Гольдберг, И.С. Свириденко, 3-е изд., перераб. - М.: Высш. шк. 2006. - С. 241-296.

99 Касьянов, В.Т. Выбор наивыгоднейших размеров пазов якорей машин постоянного тока / В.Т. Касьянов // Вестник электропромышленности, 1938. - № 7.

- Библиогр.: С. 3-10.

100 Захарченко, Д.Д. Тяговые электрические машины: [Учебник для вузов по спец. ж.-д. трансп.] / Д.Д. Захарченко, Н.А. Ротанов. - М.: Транспорт, 1991. -342, [1] с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: С. 3, 98-100. ISBN 5-277-01514-0.

101 Киселёв, И.П. Высокоскоростной железнодорожный транспорт. Общий курс [Текст] : [в 2 т.] / И.П. Киселёв и др. под ред. И.П. Киселёва. - М.: [б. и.], 2014.

- 30 см. Т. 2. - 370, [1] с.: ил., цв. ил., портр.; . - Библиогр.: С. 12, 130-134. ISBN 978-5-89035-736-6.

102 Поезд ICx: на пути к опытной эксплуатации // Железные дороги мира. -2015. - № 1. - С. 47-50.

103 Высокоскоростной электропоезд Frecciarossa 1000 // Железные дороги мира. - 2014. - № 1. - С. 21-28.

104 Краткий обзор истории европейских высокоскоростных поездов. Часть 2 // Железные дороги мира. - 2006. - № 1. - С. 25, 40.

105 Иоффе, А.Б. Тяговые электрические машины [Текст] / А.Б. Иоффе. - М.: ГОСЭНЕРГОИЗДАТ, 1957. - 247 с.: ил.; 26 см. Библиогр.: С. 223-232.

106 Горюнов, И.О. Гибридный движитель / И.О. Горюнов, М.Д. Глущенко // Журнал «Мир транспорта». М.: 2016. Том 14, № 3. - С. 72-79.

107 Насар, С.А. Линейные тяговые электрические машины / С.А. Насар, И. Болдеа; Пер с англ. И. А. Курбасовой. - М.: Транспорт, 1981. - 176 с. : ил.; 20 см.

108 Steimel, Andreas Elektrische Triebfahrzeuge und ihre Energieversorgung, Grundlagen und Praxis / Andreas Steimel. - München: Oldenbourg Industrieverlag, 2006.

- 2. Auflage. - С. 225-227.

109 Parsch, C.P. Die Antriebsausrüstung des TRANSRAPID 06 mit eisenbehaftetem Langstatormotor / C.P. Parsch // Elektrische Bahnen 79. - 1981. - H. 8. - C. 290-295.

110 Dreimann, K. Die Stromversorgung für den Antrieb des TRANSRAPID 06 / K. Dreimann, H. Betz, R. Leistikow // Elektrische Bahnen 79. - 1981. - H. 8. - C. 296301.

111 Lingaya, S. Die Streckenschaltanlage für den Antrieb des TRANSRAPID 06 / S. Lingaya, H. Wiechens // Elektrische Bahnen 79. - 1981. - H. 8. - C. 301-307.

112 Gibson, J.P. Steuerung und Regelung für den Antrieb des TRANSRAPID 06 / J.P. Gibson, P. Klocker, W. Mrha u. and. // Elektrische Bahnen 79. - 1981. - H. 8. - C. 307-311.

113 Mnich, P. Stand und Vergleich der Magnetschnellbahnsysteme in Deutschland und Japan / P. Mnich, D. Rogg, M. Witt // Elektrische Bahnen 97. - 1999. -H. 12. - C. 410-420.

Приложение 1

Рисунок П1.1 - Распределение индукции магнитного поля на глубине К/2 по нормали до и после поворота якоря на 1 градус

в/вта 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1

/

V

V

т т г^ гм т

ОТ гН

46

т г^ г^ оо от

ч г

тьпг^оттнтьпг^от гмт^ьпюооото^нгм

т г^ 1Л Ю г^

0

Ш 1/1 N гм т

гНгНгНгНгНгНгНгНгмгмгмгмгмгмгмгмттттт

•начальное состояние

после поворота Точки окружности якоря

Рисунок П1.2 - Графики распределения индукции магнитного поля по окружности на глубине К/2 до и после поворота якоря на 1 градус

Рисунок П1.3 - Круговая диаграмма изменения индукции магнитного поля на

глубине К/2 окружности якоря

Рисунок П1.4 - Распределение индукции магнитного поля на глубине 2И по нормали до и после поворота якоря на 1 градус

В/ВтаХ 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1

тнгмт^юг^ооотогмт^ьпюооототнгм^-ьпюг^ооотнгмт^ гНгНгНгНгНгНгНгНгмгмгмгмгмгмгмгмттттт

•начальное состояние

после поворота Точки окружности якоря

Рисунок П1.5 - Графики распределения индукции магнитного поля по окружности на глубине 2Н до и после поворота якоря на 1 градус

._=/1(35:857

9 -1 з

821 817 818 809 805 801 297 298 289 285 281

277

278 269 265 261

257

258 249

245 241 287 288 229 225 221

82 825

217 218

87

41

45 49 58 57 61 65 69 7Э 77 81 85 89 98 97 101 105 109 118 117 121 125 129 188 187 141

145

°19719818С185 177178169-6516

б849

181

Рисунок П1.6 - Круговая диаграмма изменения индукции магнитного поля на

глубине 2Н по окружности якоря

1

5

Рисунок П1.7 - Распределение индукции магнитного поля на глубине К/7 по нормали до и после поворота якоря на 1 градус

в/втах 1 — 0,8 — 0,6 — 0,4 0,2 0

-0,2 — -0,4 — -0,6 -0,8 -1

у

I

0

V

VI

X/

тьпг^оттнтьпг^от т-нгмт^юг^оосло

тнтьпг^оттнтьпг^оттнтьпг^оттнтьпг^от гмт^ьпюооотогнгм^ьпюг^ооогнгмт^ гНгНгНгНгНгНгНгмгмгмгмгмгмгмгмттттт

■начальное состояние

после поворота Точки окружности якоря

Рисунок П1.8 - Графики распределения индукции магнитного поля по окружности на глубине К/7 до и после поворота якоря на 1 градус

821 817 818 809 805 801 297 298 289 285 281

277

278 269 265 261 257

258 249 245 241 287 288 229 225 221

82 825

41 45 49 58 57 61 65 69 78 77 81 85 89 98 97 101 105 109 ИЭ 117 121 125 129 188 187 141

973-9=189.85 17717516<165"6

181

Рисунок П1.9 - Круговая диаграмма изменения индукции магнитного поля на

глубине К/7 по окружности якоря

Рисунок П1.10 - Распределение индукции магнитного поля в воздушном зазоре по нормали до и после поворота якоря на 1 градус

1

В/Вта 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1

ч

/

/

\

✓

л

\

X

ннннннннмммммгммммттттт

•начальное состояние

после поворота Точки окружности якоря

Рисунок П1.11 - Графики распределения индукции магнитного поля по окружности в воздушном зазоре до и после поворота якоря на 1 градус

32 321

317 313 309 305 301 297 293 289 285 281 277 273 269 265 261 257 253 249 245 241 237 233 229 225

221

212713

134§4§53571

5 9 13

17

->1

■0§05

41

45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137

141

1019193.89.85 17173-69-65-6

151534

145

181

Рисунок П1.12 - Круговая диаграмма изменения индукции магнитного поля в

воздушном зазоре по окружности якоря

1

Рисунок П1.13 - Распределение индукции магнитного поля на глубине К по нормали до и после поворота якоря на 1 градус

^ Л У

В/ВтаХ 1 0,8 0,6 0,4

0,2 0

-0,2 -0,4 -0,6 -0,8

у

а ^ г* я

-1

VI

' \_ I

начальное состояние после поворота Точки окружности якоря

Рисунок П1.14 - Графики распределения индукции магнитного поля по окружности на глубине К до и после поворота якоря на 1 градус

3334

|4§4§5

325 321 317 313 309 305 301 297 293 289 285 281 277 273 269 265 261 257 253 249 245 241 237 233 229 225 221

21713

3571

0,8 0,6

5 9 13

17

21

25

29

41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141

'|0191918185 17173.6161615

145

181

1

Рисунок П1.15 - Круговая диаграмма изменения индукции магнитного поля на

глубине К по окружности якоря

Приложение 2

Значения,отн. ед 1

0,8

0,6 0,4 0,2

I I

-0,2

4 5

А а Ь с

7 8

№ расчета

Рисунок П2.1 - Диаграммы натуральных логарифмов коэффициентов для ЭПС

81-717/81-714

Значения,отн. ед 1

0,8

0,6

0,4

0,2

-0,2

.

I

3 4 5

А а Ь с

78

№ расчета

Рисунок П2.2 - Диаграммы натуральных логарифмов коэффициентов для ЭПС

ЭР2

Значения,отн. ед. 1

0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2

I I

I I

А а Ь с

№ расчета

Рисунок П2.3 - Диаграммы натуральных логарифмов коэффициентов для ЭПС

Е113

0

1

2

3

6

0

1

2

6

1

2

3

4

5

6

7

8

Значения, отн.ед 1

0,8

0,6 0,4 0,2

-0,2

й

45 А а Ь с

78 № расчета

Рисунок П2.4 - Диаграммы натуральных логарифмов коэффициентов для ТПС

ВЛ80С

Значение, отн. ед 1

0,8

0,6

0,4 0,2

Н

-0,2

12345678

А а Ь с № расчета

Рисунок П2.5 - Диаграммы натуральных логарифмов коэффициентов для ТПС

2М62

Значение, отн. ед 1

0,8 0,6 0,4 0,2

0

II

11

-0,2

12345678

А а Ь с м„

№ расчета

ЭР200

0

1

2

3

6

0

Приложение 3

Рисунок П3.1 - Математическая модель ТЭД МТ 54

Рисунок П3.2 - Эквипотенциальные линии распределения теплового поля модели

ТЭД МТ 54

Рисунок П3.4 - Эквипотенциальные линии распределения теплового поля модели

ТЭД УРТ-110Б

Рисунок П3.5 - Математическая модель ТЭД 1ДТ-001

Рисунок П3.6 - Эквипотенциальные линии распределения теплового поля модели

ТЭД 1 ДТ-001

Рисунок П3.7 - Математическая модель ТЭД ЭД-118А

Рисунок П3.8 - Эквипотенциальные линии распределения теплового поля модели

ТЭД ЭД-118А

Рисунок П3.9 - Математическая модель ТЭД ДК-117ДМ

Рисунок П3.10 - Эквипотенциальные линии распределения теплового поля

модели ТЭД ДК-117ДМ

Рисунок П3.11 - Математическая модель ТЭД НБ-418К6

Рисунок П3.12 - Эквипотенциальные линии распределения теплового поля

модели ТЭД НБ-418К6

т

I ФАЙЛЫ I I СТРАНИЦЫ

ЕЦД I

C:\Users\HBaH\DeslctopWiq учебы\для асп и p а нту p ь i\F Е L D\М О D Е ШДК_ 117_4.ро1

| МАСШТАБ | | ОСНОВНЫЕ ФИГУРЫ | | ДОП. ФИГУРЫ | | СКАНРОВАНИЕ |

| РЕЗУЛЬТАТ! СРАВНЕНИЕ

ВАРИАЦИИ

Х=-298,У=28б,[пик] R=413.0375, Fi= 136.1772 №=113;

Рисунок П 4.1 Изображение интерфейса программы FELD в среде Windows

Рисунок П5.1 - Круговой график изменения индукции магнитного поля по

нормали в якоре для ТЭД ДК-117ДМ

323529

321 317 313 309 305 301 297

293 289 285 281 277 273 269 265 261 257 253 249 245 241

341434§5351 3 0,8

59

1317.

21

0,6 0,4

237 233 229 225 221

212

12302905

25

29

33

3741

45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125

°197918185 171716165615

175134

129 133 137 141

,4"945