Перспективное развитие теории электромагнитных, энергетических процессов и совершенствование технологии электрической тяги

Авторы

  • Наталья Леонидовна Рябченок Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Татьяна Леонидовна Алексеева Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Леонид Алексеевич Астраханцев Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Владимир Александрович Тихомиров Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Андрей Денисович Зарубин Иркутский государственный университет путей сообщения

Ключевые слова:

спектральный анализ, гармонические составляющие, трехфазный асинхронный двигатель, электрическая тяга

Аннотация

В России и за рубежом изготавливается полупроводниковая техника, которая сокращает продолжительность необратимого преобразования электрической энергии в иной вид энергии. Недостаток известных технических решений является причиной снижения энергетической эффективности оборудования и генерирования электромагнитных помех в электроэнергетической системе обеспечения электрической тяги. В Иркутском государственном университете путей сообщения разработана новая теория электромагнитных и энергетических процессов в электрических цепях с полупроводниковой техникой. Аналитически обоснованы направления энергосберегающего использования централизованных и автономных источников энергии для электрической тяги. Предложены технические решения для непрерывной передачи электрической энергии от ее источника к оборудованию электрической тяги. Для проверки научной теории выполнены расчеты с помощью разработанных энергетических характеристик, спектрального анализа, компьютерного моделирования, а также программы MatLab в среде Simulink. На примере электрической тяги поездов доказана возможность повышения коэффициента полезного действия электрической тяги на 15,3 %, увеличения суммарной массы поездов в 3,3 раза и повышения скорости движения на 32,5 % по сравнению с тягой поездов на переменном токе напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц. Суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения в контактной сети не превышает 0,98 %. Результаты выполненного исследования указывают на перспективность значительного увеличения производительности транспортных работ, повышения их энергетической эффективности и снижения электромагнитных помех за счет совершенствования технологии электрической тяги. Достоинством теоретически обоснованного направления совершенствования технологии электрической тяги с питанием от автономных источников энергии является возможность увеличения ресурса автономных источников энергии и пробега электромобилей за счет снижения загрузки током источников энергии.

Биографии авторов

Наталья Леонидовна Рябченок, Иркутский государственный университет путей сообщения

Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой математики

Татьяна Леонидовна Алексеева, Иркутский государственный университет путей сообщения

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры математики

Леонид Алексеевич Астраханцев, Иркутский государственный университет путей сообщения

Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры электроэнергетики транспорта

Владимир Александрович Тихомиров, Иркутский государственный университет путей сообщения

Кандидат технических наук. доцент, заведующий кафедрой электроэнергетики транспорта

Андрей Денисович Зарубин, Иркутский государственный университет путей сообщения

Аспирант кафедры электроэнергетики транспорта

Библиографические ссылки

Poynting J.H. On the Transfer of Energy in the Electromagnetic Field. Philosophical Transactions of the Royal Society of Lon-don. 1884. № 175. Р. 343–361. DOI 10.1098/rstl.1884.0016.

Умов Н.А. Избранные сочинения. М.-Л. : Гостехиздат, 1950. 575 с.

Кабанов И.Д., Горбунов А.Н., Редько И.Я. Теоретические основы электротехники. Ч. 1. Челябинск: ЧГАУ, 1996. 380 с.

Кабанов И. Д., Горбунов А. Н., Редько И.Я. Теоретические основы электротехники. Ч. 2. Челябинск: ЧГАУ, 1996. 229 с.

Маевский О.А. Энергетические характеристики вентильных преобразователей. М. : Энергия, 1978. 320 с.

Francesco V., Luigi I. Dynamic and Control of Switched Electronic Systems // Advanced Perspectives for Modeling, Simulation and Control of Power Converters. London : Springer, 2012. 492 p.

Розанов Ю.К., Бурман А.П., Шакарян Ю.Г. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности элек-троэнергетических систем. М. : МЭИ, 2012. 336 с.

Multivariable Deadbeat Control of Power Electronics Converter with Fast Dynamic Response and Fixed Switching Frequency / J. Rothen, D. Dewar, P. Zanchetta et al. // Energies. 2021. Vol. 14 (2), Is. 313. DOI 10.3390/en14020313.

Бурков А.Т. Электроника и преобразовательная техника. М. : УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2015. Т. 2. 307 с.

Deadbeat Control for a Single-Inductor Multiple-Input Multiple-Output DC–DC Converter / B. Wang, X. Zhang. J. Ye et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. 2018, Vol. 34, Is. 2. P. 1914–1924.

Алексеева Т.Л. Анализ закономерностей регулирования мощности в электроэнергетической системе. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2018. 208 с.

Рябченок Н.Л. Повышение энергетической эффективности регуляторов мощности электроподвижного состава. Ир-кутск : Изд-во ИрГУПС, 2018. 196 с.

Демирчан К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники. СПб. : Питер, 2009. Т. 2. 431 с.

Афанасьев Б.П., Гольдин О.Е., Кляцкин И.Г. Теория линейных электрических цепей. М. : Высш. шк., 1973. 592 с.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М. : Высш. шк., 1996. 638 с.

Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники . Ч. 1. Линейные электрические цепи. М. : Энергия, 1970. 592 с.

Инновационные перспективы тягового электроподвижного состава / А.В. Воротилкин, Н.Л. Михальчук, Н.Л. Рябченок и др. // Мир транспорта. 2015. Т. 13. № 6. С. 62–76.

Пат. 2784926 Рос. Федерация. Способ распределения, суммирования и регулирования мощности потоков электриче-ской энергии при преобразовании трехфазного напряжения в постоянное / Т.Л. Алексеева, Н.Л. Рябченок, Л.А. Астраханцев и др. № 2021113473 ; заявл. 11.05.2021 ; опубл. 01.12.2022, Бюл. № 34. 7 с.

Энергетическая эффективность тягового привода магистральных электровозов / Н.Л. Рябченок, Т.Л. Алексеева, А.Л. Астраханцев и др. // Изв. Транссиба. 2020. № 1 (41). С. 29–41.

Трансформаторное оборудование : каталог // Тольяттинский трансформатор : сайт. URL : https://www.transformator.com.ru/ttproduction/transform/ (Дата обращения 10.02.2023).

Каталог тяговых электродвигателей ОАО НПО «Новочеркасский электровозостроительный завод» // Региональный Центр Инновационных Технологий : сайт. URL: http://www.rcit.su/techinfoE0.html (Дата обращения 10.02.2023).

Динамические процессы в асинхронном тяговом приводе магистральных электровозов / Ю.А. Бахвалов, Г.А. Бузало, А.А. Зарифьян и др. М. : Маршрут, 2006. 374 с.

Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб. : КОРОНА-Век, 2008. 368 с.

Компьютерное моделирование электромеханических систем постоянного и переменного тока в среде Matlab Simulink / Ю.Н. Дементьев, В.Б. Терехин, И.Б. Однокопылов и др. Томск : ТПУ, 2018. 497 с.

Трансформаторы и автотрансформаторы напряжением 10-220 кв для электрифицированных железных дорог на пере-менном токе : каталог // Энерготранс : сайт. URL: http://www.tmg66.ru/catalog/?il_cdid=104 (Дата обращения: 10.02.2023).

Опубликован

2023-04-28

Как цитировать

Рябченок, Н. Л., Алексеева, Т. Л., Астраханцев, Л. А., Тихомиров, В. А., & Зарубин, А. Д. (2023). Перспективное развитие теории электромагнитных, энергетических процессов и совершенствование технологии электрической тяги. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, (1(77), 144-155. извлечено от https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/1067

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)