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

Abstract

UА: Дисертаційна робота присвячена вдосконаленню колекторних двигунів шляхом покращення їх комутаційних властивостей. у роботі виконано наукове обгрунтування, пророблення та перевірка нових активних методів підвищення експлуатаційної надійності тягових двигунів. Розроблено математичну модель магнітного кола додаткових полюсів за допомогою якої проведено аналіз фізичних процесів у тяговому двигуні при пульсуючій та імпульсній напрузі живлення. На підставі проведеного аналізу удосконалено методику розрахунку магнітного кола додаткових полюсів з урахуванням реакції вихрових струмів. Знайдено нові рішення для підвищення надійності двигунів, в основу яких покладено метод форсування збудження додаткових полюсів. Ефективність запропонованих рішень підтверджено експериментальними дослідженнями. Виконана робота дозволяє прогнозувати експлуатаційну надійність нових та модернізованих тягових двигунів для рухомого складу залізниць. Результати роботи впроваджено на ДНВО "ХЕМЗ" та в навчальному процесі ХарДАЗТу, що підтверджено відповідними актами.

RU: Диссертационная работа посвящена совершенствованию коллекторных тяговых двигателей путем улучшения их коммутационных качеств. Из анализа работ, в которых исследуются особенности работы тяговых двигателей при пульсирующем и импульсном питании видно, что основной причиной ухудшения надежности двигателей в эксплуатации является подгар коллектора и износ щеток. Обеспечить безискровые режимы работы при пульсирующем питании не удается вследствие демпфирования коммутирующего магнитного потока вихревыми токами и появлением в связи с этим нескомпенсированной ЭДС. При импульсном питании усло-вия работы тяговых двигателей еще более усложняются. В работе выполнено научное обоснование, проработка и проверка новых активных методов повышения эксплуатационной надежности тяговых двигателей. Разработана математическая модель магнитной цепи добавочных полюсов, с помощью которой проведен анализ физических процессов в тяговом двигателе при пульсирующем и импульсном напряжении питания. При этом установлены новые особенности изменения магнитного поля в станине тягового двигателя, учитывающие неоднородность граничных условий, интегральную зависимость от параметров магнитной цепи и сопряженность магнитных полей главных и добавочных полюсов. Получена обобщенная зависимость между уровнем демпфирования коммутирующего магнитного потока вихревыми токами и коммутационной надежностью двигателя. На основании проведенного анализа усовершенствована методика расчета магнитной цепи добавочных полюсов с учетом реакции вихревых токов. Найдены новые решения для повышения надежности двигателя, в основу которых положен метод форсирования возбуждения добавочных полюсов. Эффективность предложенных решений подтверждена экспериментальными исследованиями на физических моделях и серийных двигателях с различными вариантами исполнения магнитной системы добавочных полюсов. В работе выполнена оценка технико-экономической эффективности модернизации существующих тяговых двигателей постоянного тока, которая подтвердила ее целесообразность. Выполненная работа позволяет прогнозировать эксплуатационную надежность новых и модернизируемых тяговых двигателей для подвижного состава железных дорог. Результаты диссертационной работы использованы и внедрены в учебном процессе Украинской государственной академии железнодорожного транспорта и на Харьковском электромеханическом заводе.

EN: The dissertation is devoted to improving commutator propulsion motors by means of enhancement of their commutation performance. A mathematical model of magnetic circuit of auxiliary (commutating) poles is developed to analyze physical processes in a propulsion motor under pulsating and impulse supply voltage. On the basis of the conducted computations, a technique for calculating magnetic circuit of auxilary poles is advanced to take into account eddy currents reaction. New approaches for increasing commutator propulsion motor reliability are suggested, the approaches based on the auxilary pole superexcitation method. Efficiency of the suggested approaches is demonstrated with experimental investigations of an operating commutator propulsion motor. The accomplished research allows predicting performance reliability of new and redesigned commutator propulsion motors for railway rolling stock. The research results have been utilized and implemented in Ukrainian State Academy of Rail Transport and in Electromechanical Plant (Kharkiv).