CC BY
101
2. Гуляев, В. И. Прикладные задачи теории нелинейных колебаний механических систем [Текст] / В. И. Гуляев, В. А. Баженов, С. Л. Попов. - М.: Высшая школа, 1989. - 383 с.
3. Болотин, В. В. Вибрации в технике: Справочник. Т. 1. Колебания линейных систем [Текст] / В. В. Болотин. - М.: Машиностроение, 1978. - 352 с.
4. Шмидт, Г. Параметрические колебания / Г. Шмидт. - М.: Мир, 1978. - 336 с.
References
1. Bolotin V. V. Dinamicheskaia ustoichivost' uprugikh system (Dynamic stability of elastic systems). Moscow: Gostekhizdat, 1956, 600 p.
2. Guliaev V. I. Bazhenov V. A., Popov S. L. Prikladnye zadachi teorii nelineinykh kolebanii mekhanicheskikh sistem (Applications of the theory of nonlinear oscillations of mechanical systems). Moskow: Vysshaia shkola, 1989, 383 p.
3. Bolotin V. V. Vibratsii v tekhnike: Spravochnik. T. 1. Kolebaniia lineinykh sistem (Vibration Technique: A Handbook. T. 1. Vibrations of linear systems). Moscow: Mashinostroenie, 1978, 352 p.
4. Shmidt G. Parametricheskie kolebaniia (Parametric oscillations). Moscow: Mir, 1978, 336 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Нехаев Виктор Алексеевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор кафедры «Теоретическая механика», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 37-60-82, +7 (3812) 31-16-88.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Нехаев, В. А. Взаимодействие вынужденных и параметрических возбужденных колебаний подвижного состава при движении по неравноупругому по протяженности пути с неровностями на поверхности катания рельсов [Текст] / В. А. Нехаев // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2016. - № 3 (27). - С. 44 - 58.
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Nekhaev Victor Alekseevich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation. Doctor of Technical Sciences, Professor of the department « Theoretical Mechanics» Omsk State Transport University.
Phone: +7 (3812) 37-60-82, +7 (3812) 31-16-88. E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Nekhaev V. A. The dynamics for non-spring mass of rolling stock in its motion on non-equal-elasticity of railway track with bumps; the interaction for forced and parametric oscillations. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 27, no. 3, pp. 44 - 58. (In Russian).
УДК 629.488.27; 629.4.018
В. В. Харламов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ СТЕНД ДЛЯ НАГРУЗОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Аннотация. В статье представлен универсальный энергоэффективный стенд для нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Предлагается использование двух вариантов схем для проведения испытаний тяговых двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и асинхронных двигателей, а также тяговых двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением и асинхронных двигателей, каждый из которых позволяет реализовать энергоэффективный метод испытаний - метод взаимной нагрузки. Приводятся преимущества применения предлагаемого стенда. Расчет основных параметров, фиксируемых в процессе испытаний (токов, напряжений и мощности),
58ИЗВЕСТИЯ Транссиба №203(267)
предлагается выполнить с помощью математических моделей. Каждая из математических моделей учитывает работу испытуемых асинхронных тяговых двигателей и тяговых двигателей постоянного тока (последовательного или параллельного (независимого) возбуждения) по методу взаимной нагрузки: электрическая и механическая связь. В заключении статьи приводятся предполагаемые результаты от внедрения универсального энергоэффективного стенда для нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока.
Ключевые слова: универсальный стенд, асинхронный тяговый двигатель, тяговый двигатель постоянного тока, нагрузочные испытания, математическая модель.
V. V. Kharlamov, D. I. Popov, A. V. Litvinov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
ENERGY EFFICIENT UNIVERSAL STAND FOR LOAD TESTING OF ASYNCHRONOUS TRACTION MOTORS AND DC MOTORS
Abstract. The article presents a universal energy-efficient stand for load testing of asynchronous traction motors, and DC motors. It is proposed to use two options of schemes for testing of traction DC motors with serial excitation and asynchronous motors, and traction motors DC parallel (independent) excitation and asynchronous motors, each of which allows you to implement energy-efficient test method - the method of mutual loading. Given the advantages of the use of the proposed stand. The calculation of the main parameters recorded during the test: currents, voltages and power are invited to perform with the help of mathematical models. Each of the mathematical models takes into account the work of the subjects of the asynchronous traction motors and traction motors DC series or parallel (independent) excitation) by the method of mutual loading: electrical and mechanical link. In conclusion, the article sets out the intended results from the implementation of energy-efficient universal stand for load testing of asynchronous traction motors, and DC motors.
Keywords: universal stand, asynchronous traction motor, traction DC motor, load test, mathematical model.
Одним из ключевых направлений развития страны является использование потенциала по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. Утвержденная Правительством Российской Федерации государственная программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» включает в себя ряд подпрограмм: «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в электроэнергетике», «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в теплоснабжении и системах коммунальной инфраструктуры», «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в промышленности», «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в сельском хозяйстве», «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на транспорте». Одно из общих направлений приведенных программ - это внедрение энергоэффективного электропривода [1].
В настоящее время в рамках «Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» деятельность ОАО «РЖД» направлена на обновление инфраструктуры и подвижного состава, повышение энергетической эффективности предприятий и др. Одной из задач является внедрение инновационных материалов, технических средств и технологий в области эксплуатации и ремонта инфраструктуры и подвижного состава, обеспечивающих снижение стоимости их жизненного цикла и повышение надежности [2].
Замена и обновление локомотивного парка на локомотивы с повышенной энергоэффективностью, улучшенными тяговыми свойствами и рекуперацией энергии возможна при использовании как тягового привода постоянного тока, так и в случае применения асинхронного тягового привода. Использование того или иного типа привода зависит от многих факторов, из которых можно выделить условия эксплуатации и технико-экономические показатели локомотива. Так, ОАО «РЖД» в настоящее время приобретает локомотивы всех типов: электровозы (2ЭС4К, 2ЭС5К, ЭП2К, 2ЭС5, 2ЭС6, 2ЭС7, 2ЭС10, ЭП20 и др.), тепловозы (2ТЭ25К, 2ТЭ25А, ТЭМ18ДМ, ТЭМ31, ТЭМ9Н, ТЭМ14 и др.), электропоезда («Ласточка», «Сапсан», ЭД4М и др.), газотурбовоз (ГТ1^, а также промышленный железнодорожный транспорт.
Однако введение в эксплуатацию новых локомотивов требует наличия соответствующей ремонтной базы. Как известно, качество ремонта во многом обусловлено наличием необходимой оснастки, автоматизированных и механизированных ремонтных комплексов, испытательных станций и лабораторий [3].
Примерно четверть отказов оборудования локомотивов приходится на тяговые двигатели. Устранение отказов требует, как правило, выкатки электродвигателей, что приводит к значительным простоям локомотивов и существенным затратам на их ремонт.
Авторами статьи предлагается универсальный энергоэффективный стенд для проведения нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и тяговых двигателей постоянного тока. Проведение нагрузочных испытаний позволит выполнить настройку тяговых двигателей с выводом на необходимый режим работы, установить соответствие параметров, заявленных заводом-изготовителем, оценить качество проведенного ремонта.
Предлагаемый стенд позволяет отказаться от тиристорных преобразователей, осуществляющих поддержание напряжения и вольтодобавку в цепи нагрузочной машины, как это реализовано на существующих испытательных станциях [4]. Замена таких преобразователей произведена устройствами, выполненными на базе неуправляемых выпрямителей. В качестве устройства для регулирования параметров испытуемой и нагрузочной машин использованы преобразователи частоты. Стенд позволяет проводить испытания наиболее экономичным методом - методом взаимной нагрузки - двигателей постоянного и переменного тока. При этом в процессе испытаний одна машина работает под нагрузкой в режиме двигателя, а другая - в режиме генератора, вырабатывая электрическую мощность, которая идет на питание первой машины. Таким образом, из сети потребляется мощность, равная суммарным потерям в обеих работающих машинах.
Использование преобразователей частоты в составе стенда позволяет не только осуществить наиболее экономичный способ регулирования режимов работы асинхронных тяговых двигателей, но и приблизить условия питания асинхронных двигателей к условиям эксплуатации за счет питания от локомотивных тяговых преобразователей частоты.
Универсальность стенда позволит сократить капитальные затраты на проектирование испытательных станций в случае строительства станций для тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока по отдельности.
В статье приведены два варианта схемы универсального стенда для проведения нагрузочных испытаний асинхронных тяговых двигателей и тяговых двигателей постоянного тока. Первый вариант - испытание асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением, второй - испытание асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.
Стенд для испытания асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением (рисунок 1) состоит из следующих элементов: 1 и 2 -частотные преобразователи; 1.1, 2.1 - неуправляемые выпрямители; 1.2, 2.2 - звенья постоянного тока; 1.3, 2.3 - управляемые инверторы; 3 - общая шина постоянного тока, соединяющая звенья постоянного тока двух частотных преобразователей; 4 - блок питания обмоток возбуждения; 4.1, 4.2 - управляемые источники постоянного тока; 5, 6, 7, 8 - контакторы; 9, 10 - испытуемый и нагрузочный асинхронные двигатели; 13, 14 - испытуемый и нагрузочный двигатели постоянного тока; 11, 15 - муфты; 12 - неуправляемый выпрямитель для питания цепей якоря двигателей постоянного тока; 16 - неуправляемый выпрямитель в качестве вольто-добавочного преобразователя; 17 - группа контактов для переключения машин на режим двигателя или нагрузки.
Следует отметить, что часть схемы, предназначенная для проведения испытаний асинхронных тяговых двигателей, состоит из следующих элементов: 1 - 3, 6, 7, 9 - 11, а часть схемы, предназначенная для проведения испытаний тяговых двигателей постоянного тока, включает в себя следующий набор элементов: 1 - 5, 8, 12 - 17.
60 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ИЛ<| #1 =
■ 2016
В случае необходимости испытания асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением схема должна быть изменена и должна иметь вид, представленный на рисунке 2.
Рисунок 1 - Стенд для нагрузочных испытаний асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением
Рисунок 2 - Стенд для нагрузочных испытаний асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением
Стенд для испытания асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением (см. рисунок 2) состоит из тех же элементов, что и стенд, представленный на рисунке 1, за исключением управляемых источников постоянного тока для
питания обмоток возбуждения. В схеме данного стенда обмотки возбуждения включены последовательно с обмоткой якоря испытуемой машины. В соответствии с этим нумерация элементов схемы несколько изменена по сравнению с предыдущей схемой (см. рисунок 1).
В процессе проектирования стенда необходимо согласовать его параметры (потребляемые токи по всем фазам сети и мощность) с параметрами питающей сети. При этом следует учитывать не только установившиеся режимы работы в процессе испытаний, но и переходные процессы при пуске двигателей и выводе их на режим нагрузки.
Линейные токи, потребляемые стендом при испытании асинхронных двигателей, могут быть найдены при решении системы уравнений [5]:
dl
1
dt ol • Lll
dillb l
dt ol • Lll
dK l
dt ol • Lll
df12a l
dt ol • Ll2
dil'^ l
dt ol • Ll2
dil2c _ l
dt o! Ll
ula (t) - i\a • R1i + kir Uib (t) -1 • Rli + klr
Uc (t) - ilic • R + klr
k! • (Ua (t) - illa • Rll) +
k! • u(t)-ilib • Rli)+
ki • (Uic(t)-ilic • Rli) +
P
Ka ' R2 • Ю (Lll2 • (illb -illc ) + Ll2 • (il2b -il2c )
il'2b • R2 + ^ • ю (Lll2 • (illc -illa ) + Ll2 • (il2c -il2a)
P
í!2c • к + ^ • ю (Lll2 • (illa -illb) + Ll2 • (il2a -¿Q
P
Ka ■ К +~¡= ^ Ю (Lll2 ^ (illb - illc ) + Ll2 ^ (il2b - ^c )
V3
Kb • R2 + ^3 • ю (Lll2 • (illc -illa ) + Ll2 • (il2c -ill2a)
P
í!2c • R2 + ^3 • ю (Lll2 • (illa -illb) + Ll2 • (il2a -^
^ =—p •[illa ' (i4 - il'2c ) + illb • (il2c - ^ + illc ' (il2a - il2b)]^ Lll2 +ti2la ' (i22b - i22c ) + •••
dt J ^ 3
• ••+i2'b • (i22c -i22a)+i2lc • (i22a -i2'2b)]^L2l2]- J• sign(o);
di2
l
dt o2 • L2l
di2lb
l
dt о2- L2l
dl
l
dt о2 • L2l
d/22
l
dt о2 • L22
d/2'
2b
l
dt di2'
о2 • L22
l
dt
о2 • L20
U2a (t) - i2la • R2l + k2r U2b (t) - i2lb • R2l + k2r
u2c (t) - i2lc • R2l + k2r
k2s • (U2a (t) - i2la • R2l) +
k2s • (U
2b (t) - i2 lb • R2l) +
k2s • (U
2c (t) - i2 lc • R2l) +
i22a • R22 • «• (L2l2 • (f2lb -f2lc) + L22 • (/22^ -i27c)
. V3 _
/22b • R22 +J3 • ю- (L2l2 • (f2lc -f2la)+L22 • (/'4 -/22a)
/22c • R22 +P • «• (L2l2 • (/2la -i2lb)+L22 • ^ -/22b)
/22a • R22 +4 • «• (L2l2 • (/2lb -/2lc)+L22 • (/22b -/22c)
V3
/22b • R22 • «• (L2l2 • (/2lc -i2J+L22 • (/22c -/22a)
/22c • R22 +-p3• (L2l2 • (/2la -/2lb)+L22 • (/22a -/22b)
(l)
где и1а ((), и1Ь (), и1с ((), и2а ((), и2Ь ((), и2с (() — напряжения, подводимые к обмоткам статора;
Я1 1, Я2Ь Я12, Я22 — активные сопротивления обмоток статора и приведенных обмоток ротора;
Ь1 1, Ы2, Ь2ь Ь22 - индуктивности обмоток статора и приведенных обмоток ротора;
Ь112 и Ь212 - взаимные индуктивности;
0 и к - коэффициенты, определяемые отношениями индуктивностей;
И1а, И1Ъ, ¿11с, И'2а, И'2ъ, /'1'!С — токи обмотки статора и приведенного ротора первой машины;
/21а, /21ъ, /21с, ¡2'2а, /2'2Ъ, / 2'2с — токи обмотки статора и приведенного ротора второй машины;
р - число пар полюсов;
1 - время;
J - суммарный момент инерции обеих асинхронных машин;
Мпот - момент потерь (как сумма моментов потерь в обеих машинах);
а - угловая скорость вращения валов.
Система уравнений (1) является математической моделью, которая позволяет описать процесс испытания асинхронных двигателей и учесть работу ее основных элементов, включая их механические и электрические связи.
Приведенная математическая модель представляет собой систему из 13 дифференциальных уравнений:
уравнения с первого по шестое описывают электромагнитные процессы, происходящие в первой электрической машине;
уравнения с восьмого по тринадцатое описывают электромагнитные процессы, происходящие во второй электрической машине;
седьмое уравнение системы определяет общую частоту вращения механически сопряженных электрических машин, связывая электромагнитные моменты, моменты сопротивления и моменты инерции этих машин.
Полученные в результате решения системы уравнений (1) значения токов и напряжений, приложенных к фазам, позволяют найти мощности, передаваемые преобразователями частоты на асинхронные двигатели.
При проектировании схемы испытания двигателей с независимым возбуждением должна быть решена следующая система уравнений:
Ш Ь
ш/
-[[(()-а• С • Ф,(/в!)- /л • КА];
а2 = [[(() + ивд(()-а• С2 • Ф2(/в2)-/а2 • Яа2];
Ш Ь
(2)
а2
Жа = 7 [С1 • /1 • Ф> (/ в1 )-С • /а 2 ^ Ф2 (/в2 )],
Ш J
где иа{() - напряжение, подаваемое с неуправляемого выпрямителя для питания цепей якоря двигателей постоянного тока;
ивд(0 - напряжение вольтодобавочного преобразователя;
С1, С2 - постоянные коэффициенты испытуемой и нагрузочной машин, определяемые их конструктивными параметрами;
Ф1, Ф2 - основные магнитные потоки испытуемой и нагрузочной машин; Ьа1, Ьа2 - индуктивности цепей якоря испытуемой и нагрузочной машин; /а1, /а2, /в1, /в2 - токи якоря и возбуждения испытуемой и нагрузочной машин; та1, та2 - сопротивления якоря испытуемой и нагрузочной машин;
J - суммарный момент инерции системы; а - угловая скорость вращения валов машин.
Для схемы испытания двигателей с последовательным возбуждением система уравнений принимает вид:
dIal
[ ( ) - œ • C • Ф1 (/a, ) - IA • R + Гв1 + rB2 )] ;
^ [a (( )+ U ВД (( )-œ • C2 • Ф 2 (Ial )-Ia 2 ' Ra 2 ];
dt La1
dIa2 _ - [ ( \ , U ( ) œ C Ф IT ) I R I. (3)
a2
dœ _ 1 dt J
dt La
[Cl -Ial -Ф, (Ial )-C 2 • Ia 2 ' Ф 2 (ial )],
где rBl, rB2 - сопротивления обмоток возбуждения испытуемой и нагрузочной машин.
Напряжения Ua(t) и Uw(t) и определенные при решении систем уравнений (2) и (3) значения токов позволяют найти мощности, передаваемые преобразователями частоты на двигатели постоянного тока (см. рисунок l). Зная мощности, передаваемые двигателям, можно найти необходимую мощность и токи, потребляемые схемой испытаний из сети.
Предложенные схемы и подход определения необходимых параметров питающей сети на этапе проектирования позволяют унифицировать испытательные стенды для различных типов тяговых двигателей, использовать энергоэффективный метод нагрузочных испытаний - метод взаимной нагрузки, минимизировать количество как силовых преобразователей электрической энергии, используемых при испытаниях, так и систем управления силовыми преобразователями.
Таким образом, использование предложенных схем и моделей позволит снизить капитальные затраты как на разработку и изготовление стенда, так и на его эксплуатацию и проведение самих испытаний.
Список литературы
1. Государственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» [Текст]. - М.: Собрание законодательства РФ. - 20l0. - № 4. - Ст. 644.
2. Харламов, В. В. Разработка алгоритма выбора схемы испытаний асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки [Текст] / В. В. Харламов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов // Вестник Транспорта Поволжья / Самарским гос. ун-т путей сообщения. - Самара. -20l5. - № 6. - С. 40 - 46.
3. Испытание асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки [Текст] /
B. Д. Авилов, Д. И. Попов и др. // Актуальные вопросы транспортной отрасли: проблемы и решения: Материалы всерос. науч.-практ. конф. - Воронеж: Руна, 20l3. - № l. - С. 8 - l2.
4. Автоматизированная станция испытания электрических машин на тиристорных преобразователях [Текст] / В. О. Мельк, С. А. Пимшин и др.// Новые технологии - железнодорожному транспорту: подготовка специалистов, организация перевозочного процесса, эксплуатация технических средств: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2000. - С. ll4 - ll6.
5. Авилов, В. Д. Математическая модель процесса испытаний асинхронных двигателей методом их взаимной нагрузки [Текст] / В. Д. Авилов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов // Вестник СибАДИ / Сибирская гос. автомобильно-дорожная акад. - Омск. - 20l3. - № 5 (33). -
C. 75 - 8l.
References
l. Gosudarstvennaia programma Rossiiskoi Federatsii «Energosberezhenie i povyshenie ener-geticheskoi effektivnosti na period do 2020 goda» (State program of the Russian Fédération «Ener-
gy saving and energy efficiency for the period till 2020»). Moscow: The decree of the Government of the Russian Federation, 2010.
2. Kharlamov V. V., Popov D. I., Litvinov A. V. Development of the algorithm selection schemes tests of asynchronous traction motors by mutual loads [Razrabotka algoritma vybora skhemy ispytanii asinkhronnykh tiagovykh dvigatelei metodom vzaimnoi nagruzki]. Vestnik Transporta Povolzh'ia - Journal of transportation of The Volga Region, 2015, pp. 40 - 46.
3. Avilov V. D., Popov D. I., Dankivtsi V. T., Litvinov A. V. Testing asynchronous traction motors by mutual loads [Ispytanie asinkhronnykh tiagovykh dvigatelei metodom vzaimnoi nagruzki]. Materialy konferentsii «Aktual'nye voprosy transportnoi otrasli: problemy i resheniia» (Materials of all-Russian scientific-practical conference «Actual problems of the transport sector: problems and solutions»). Voronezh, 2013, no. 1, pp. 8 - 12.
4. Melk V. O., Pimkin S. A., Shakhov I. G., Smykov S. V., Moiseenko V. K., Silakov A. P. Automated test station, electrical machines by thyristor converters [Avtomatizirovannaia stantsiia ispytaniia elektricheskikh mashin na tiristornykh preobrazovateliakh]. Interuniversity collection «New technologies - rail transport: training of specialists, organization of the transportation process, the operation of technical means» (Mezhvuzovskii sbornik «Novye tekhnologii -zheleznodorozhnomu transportu: podgotovka spetsialistov, organizatsiia perevozochnogo protsessa, ekspluatatsiia tekhnicheskikh sredstv»). - Omsk, 2000, pp. 114 - 116.
5. Avilov V. D., Popov D. I., Litvinov A. V. a Mathematical model of the process of testing induction motors by their mutual loads [Matematicheskaia model' protsessa ispytanii asinkhronnykh dvigatelei metodom ikh vzaimnoi nagruzki]. Vestnik SibADI - Bulletin of the Siberian Automobile and Highway Academy, 2013, no. 5 (33), pp. 75 - 81.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Харламов Виктор Васильевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, Россия, 644046, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
E-mail: [email protected]
Попов Денис Игоревич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, Россия, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические машины и общая электротехника»
E-mail: [email protected]
Литвинов Артем Валерьевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, Россия, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Локомотивы», ОмГУПС
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Харламов, В. В. Универсальный энергоэффективный стенд для нагрузочных испытаний асинхронных
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kharlamov Victor Vasilyevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marksa pr., Omsk, 644046, the Russion Federation.
Doctor of Technical Science, Professor, the head of department «Electrical machines and general electrical engineering», OSTU.
E-mail: [email protected]
Popov Denis Igorevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marksa pr., Omsk, 644046, the Russion Federation.
Candidat of Technical Science, Associate professor of the department «Electrical machines and general electrical engineering», OSTU/
E-mail: [email protected]
Litvinov Artyom Valerievich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marksa pr., Omsk, 644046, the Russion Federation.
Candidat of Technical Science, Associate professor of the department «Locomotives», OSTU.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kharlamov V. V., Popov D. I., Litvinov A. V. Energy-efficient universal stand for load tests of asynchronous trac-
тяговых двигателей и двигателей постоянного тока tion motors and DC motors Journal of Transsib Railway [Текст] / В. В. Харламов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов // Studies, 2016, vol. 27, no. 3, pp. 58 - 66. (In Russian). Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - № 3 (27). - С. 58 - 66.
УДК 625.143
А. П. Хоменко1, С. С. Черняк1, В. Л. Бройдо2
1Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС), г. Иркутск, Российская Федерация, 2ОАО ПО «Иркутский завод тяжелого машиностроения», г. Иркутск, Российская Федерация
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОПЕЧНОЙ ВЫПЛАВКИ ЛЕГИРОВАННОЙ ВАНАДИЕМ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ И КАЧЕСТВО РЕЛЬСОВ
Аннотация. Рассмотрены вопросы разработки состава и технологии выплавки, разливки и термической обработки легированных рельсовых сталей, обладающих высокой эксплуатационной стойкостью. Специалистами ЕВРАЗ ЗСМК (г. Новокузнецк) и ИрГУПСа была предложена схема комплексного легирования рельсовой стали и на площадке железнодорожного проката ЕВРАЗ ЗСМК проведена отработка технологии электропечной выплавки и термоупрочнения суперперлитной стали повышенной чистоты, обладающей высокой износостойкостью. Выпущено несколько опытных партий рельсов, которые испытаны на перевальном участке Иркутск - Слюдянка ВСЖД с неблагоприятным сочетанием эксплуатационных нагрузок, вызывающих повышенный износ рельсов. Результаты испытаний показали высокую надежность опытных рельсов и целесообразность освоения их промышленного выпуска.
Авторами обобщены результаты многочисленных экспериментальных разработок, предложены методологические основы поиска и отработки как отдельных стадий, так и технологического процесса производства рельсовых сталей в целом. Приведены конкретные данные о свойствах низколегированных сталей, определены возможности использования инновационных методов в модернизации технологии выплавки и формирования комплекса необходимых свойств. В процессе отработки технологии выплавки стали для легирования металла изучены возможности электропечной выплавки взамен мартеновской, а также использования легирующих компонентов шихты на основе традиционно используемых дорогостоящих ферросплавов, так и ванадийсодержащих шлаков, которые можно в значительной степени отнести к отходам металлургического производства. Определены также оптимальные соотношения технологических параметров плавки и внепеч-ной обработки стали на оптимальное соотношение ванадия и азота в стали, обеспечивающее высокие показатели пластических свойств, в том числе и при низкой температуре эксплуатации. При этом достигнуто оптимальное соотношение легирующих элементов стали, обеспечивающее оптимизацию комплекса служебных свойств, что подтверждается данными механических испытаний, металлографических исследований, а главное, - высокими показателями промышленных испытаний.
Ключевые слова легированная рельсовая сталь, химический состав, механические свойства, низкотемпературная надежность, выплавка, ванадийсодержащие конверторные шлаки, очистка стали, неметаллические включения, непрерывная разливка стали, термическая обработка, световая, количественная, электронная микроскопия.
Andrey P. Khomenko1, Saul S. Chernyak1, Vladimir L. Broido2
1Irkutsk State Transport University (ISTU), Irkutsk, the Russian Federation,
2JSC PO «Irkutsk Heavy Machinery Plant», Irkutsk, the Russian Federation
DEVELOPMENT ELECTROOVEN ALLOY SMELTING TECHNOLOGY VANADIUM
STEEL RAIL
Abstract. The questions of the composition of the design and technology of smelting, casting and heat treatment of alloyed rail steels having high operational stability. Together specialists EVRAZ ZSMK Novokuznetsk and IrGUPS was proposed complex doping scheme of the rail steel and rail rolling floor EVRAZ ZSMK was conducted testing of the technology of smelting and eletropechnoy thermostrengthening superperlitnoy steel of high purity, which has high wear resistance. several experimental batches were produced rails, which are tested on the site of the saddle-point Irkutsk-Slyudyanka VSZHD with an unfavorable combination of operational loads, causing increased wear of the rails. The test results showed high wear resistance experienced rails and expediency of development of industrial production.
66 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 3(27)
■ 2016
