Бесколлекторные тяговые двигатели

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Но, все равно, пока - игрушка. Так как еще есть проблемы, являющиеся прямым следствием применения АТП.

Если бы РЖД не шарахалось между АТД и поосным регулированием, это была бы уже давно не игрушка. Над ТЭА25 работали еще в 2000 году.

Предлагаю сравнить двигатели ЭП200 и Re460.

Не совсем корректное сравнение, т.к. изготовлены на разной технологической базе.[/QUOTE] Если сравнивать "ихние" АТД, то с альстомовскими электровозными ВТД.

Индукторные и с постоянными магнитами пока оставим.

А почему? Это разновидности ВТД.

[SVP]

Олег, я предлагаю как-то упорядочить наш диалог.
То-есть, мне кажется, что так обмениваться обрывочными фразами по широкому кругу очень серьезных и глубоких вопросов - не серьезно.
А у других это вызывает вредное ощущение ложной простоты и ясности сложных вопросов в черно-белой системе оценок.

Все уже давно поняли ваш взгляд на роль МПС/РЖД в "скромных" успехах российской промышленности по созданию ж.д. техники нового поколения.
От части я согласен с Вами. Но в моем представлении, кроме этого еще есть и серьезные проблемы внутри самой этой промышленности.
Но не будем о них.
Мы уже с вами получили сигнал о том, что это не интересно.

Давайте сосредоточимся на обсуждении техники. Но чтобы это было последовательно.
На сколько я понял, одна из привлекающих вас идей - это вентильный двигатель с инвертором с искусственной коммутацией. Давайте с нее и начнем. Представьте пожалуйста какие-то основополагающие схемы этого решения и пояснения к ним. И мы обменяемся мнениями.

А потом я могу представить результаты своих уже давних но очень детальных исследований по сравнению энергетических показателей электровозов с различными видами тягового привода. Этот материал ни где не был опубликован. И мы его тоже обсудим.

И так далее.
Согласны?

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

А у других это вызывает вредное ощущение ложной простоты и ясности сложных вопросов в черно-белой системе оценок.

Умный поймет правильно. Лучше уж пусть от нас слышат, чем в интерпретации прессы.

Мы уже с вами получили сигнал о том, что это не интересно.

А разве нас сюда пригласили развлекать публику?
Кому-то тред интересен, кому-то нет.

На сколько я понял, одна из привлекающих вас идей - это вентильный двигатель с инвертором с искусственной коммутацией.

Не совсем точно.
Любая идея меня привлекает или не привлекает лишь применительно к конкретной ситуации. Доказывать в стиле дискуссии в "ЖТ" 70-х, что такая-то схема рулит, я не собирался. Просто на мой взгляд, конкретно ЭП200 если решили делать с вентильным, то надо было делать с искусственной коммутацией, чтобы снять проблемы с непредсказуемостью коммутации за счет ЭДС двигателя. Тяговый привод отличается значительным изменением частоты вращения, напряжения, тока ТЭД, резкими переходными режимами, и, наконец, колебаниями вала якоря ТЭД, и все это вместе взятое, делает естественную коммутацию сложно управляемой. Т.е. из возможных недостатков надо было выбрать те, которые не помешают электровозу выполнять тяговую задачу.

А потом я могу представить результаты своих уже давних но очень детальных исследований по сравнению энергетических показателей электровозов с различными видами тягового привода. Этот материал ни где не был опубликован. И мы его тоже обсудим.

Это очень интересно в любом случае, и не только в плане обсуждения на форуме.

[SVP]

Сообщение от Oleg Izmerov

Просто на мой взгляд, конкретно ЭП200 если решили делать с вентильным, то надо было делать с искусственной коммутацией, чтобы снять проблемы с непредсказуемостью коммутации за счет ЭДС двигателя. Тяговый привод отличается значительным изменением частоты вращения, напряжения, тока ТЭД, резкими переходными режимами, и, наконец, колебаниями вала якоря ТЭД, и все это вместе взятое, делает естественную коммутацию сложно управляемой.

В принципе - совершенно верно. Искусственная коммутация сделала бы работу инвертора более предсказуемой.

Но представьте себе тот период времени.
Мы во ВНИИЖТе на ВЛ80В-1129 решили целый ряд принципиальных проблем, которые практически убили этот электровоз ранее в конце 70-х. Мы были уверены в том, что принципиальных проблем больше нет. И на ЭП200 их тоже не может быть. А взглянуть шире своих успехов мы просто не смогли. Не смотря на то, что значительная часть фундаментальной теории работы вентильного тягового двигателя в 60-е годы родилась именно во ВНИИЖТе. Возможно потому, что творческий менталитет нашей команды сформировался на задаче спасения идеи ВТД от полного разгрома, а не на задаче создания современного электровоза. Ну а почему в ВЭлНИИ не смогли уведить проблемы заранее - я не знаю.

В конечном счете, тогда и в голову никому не приходило даже думать о целесообразности искусственной коммутации. К тому же именно отсутствие искусственной коммутации считалось главным преимуществом ВТД.

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Мы во ВНИИЖТе на ВЛ80В-1129 решили целый ряд принципиальных проблем, которые практически убили этот электровоз ранее в конце 70-х. Мы были уверены в том, что принципиальных проблем больше нет. И на ЭП200 их тоже не может быть.

Кстати, тут как раз очень интересный момент.
Во ВНИТИ при новых испытаниях даже хорошо изученных тяговых приводов каждый раз была какая-то психологическая готовность к тому, что может быть обнаружено нечто такое, что, по крайней мере, на первый взгляд, не соответствует никаким ранее известным представлениям о динамике этого привода. И что придется изучать это нечто и выяснять, как же оно все-таки связано.

Образно говоря, это как в "Сталкере" - "В Зоне не возвращаются". Мы провели исследования, по ним приняли решение, снимающее проблему, через некоторое время это решение начинает влиять на картину факторов и то, чем раньше можно было пренебречь, теперь обнаруживается и не вписывается в логическую картину. Более того, с течением времени значимые факторы сами меняются. То увеличился грузопоток и на полигоне тяги ухудшилось состояние путей, то освоили новые путевые машины, и состояние начало улучшаться, то изменились веса поездов, то стал нарабатываться волнообразный износ, то, наоборот, от этого износа рельсы стали шлифовать... Зона, как у Тарковского, живет своей жизнью, в ней закрываются старые "ловушки" и появляются новые. Так что "бросать гайки с ленточками" там надо всегда...

Возможно потому, что творческий менталитет нашей команды сформировался на задаче спасения идеи ВТД от полного разгрома, а не на задаче создания современного электровоза.

Да, это достаточно серьезная проблема НИОКР. Успешная разработка основана на том, что лучший путь спасти идею - показать ее всем в работе, даже если это не похоже на первоначальную идею. Кто сейчас вспомнит, что во ВНИТИ вообще одно время занимались полюсопереключаемой передачей? Кто вспомнит, когда там отстаивали инвертор тока, а когда - напряжения? ОЭП искал способ создать передачу. Ну и сыграло еще, возможно, то, что в разных отделах больше знали смежные области, тем более, что вопросы часто пересекались.

[SVP]

Я думаю, что еще принципиальная разница между ВНИИЖТом и ВНИТИ в том, что ВНИТИ был институтом промышленности и занимался именно разработкой. А ВНИИЖТ - институт эксплуатационный. И то, что мы там занимались доводкой ВЛ80В-1129, строго говоря, полный нонсенс.
Те знания и опыт, которые мы приобрели на этой работе, должны были быть приобретены не ВНИИЖТом, а теми, кто занимаетея разработкой. Т.е. ВЭлНИИ.
Хотя вина в этом, конечно, не ВНИИЖТа. ВНИИЖТ за это взялся исключительно из-за того, что где-то в районе 80-го года Минэлектротехпром полностью закрыл это направление и расформировал соответствующий отдел в ВЭлНИИ.
Поэтому в то время и понадобилось именно спасение.

[SVP]

Вообще, я вижу, что интерес к вентильным тяговым двигателям достаточно большой. Могу рассказать здесь в цикле сообщений ключевые технические особенности это вида тягового электропривода.
Но нужно иметь в виду, что в сфере электроприводов к понятию вентильный привод можно отнести достаточно много существенно различных технических решений.
Я пока готов говорить только о том, что пробовали делать на электровозах в России, а именно об вентильном приводе с классическим трехфазным синхронным двигателем, питаемым от инвертора тока с естественной коммутации.
А когда мы рассмотрим это, можно будет уже порассуждать и о другом.
Итак, жду реакции на мое предложение.

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Я думаю, что еще принципиальная разница между ВНИИЖТом и ВНИТИ в том, что ВНИТИ был институтом промышленности и занимался именно разработкой.

ВНИТИ в то время занимался в основном как раз не разработкой, а исследованиями. Причем ОЭП в то время находился именно под зам. директора по науке, а не по ОКР.

А ВНИИЖТ - институт эксплуатационный. И то, что мы там занимались доводкой ВЛ80В-1129, строго говоря, полный нонсенс.

А я считаю нонсенсом разделение ж.д. научных центров на чисто эксплуатационные и чисто доводочные. Потому что любые исследования подвижного состава, пути и т.п. без выхода на новые технические решения или их сопровождения в производстве абсолютно непродуктивны. Научная информация должна работать.

Те знания и опыт, которые мы приобрели на этой работе, должны были быть приобретены не ВНИИЖТом, а теми, кто занимаетея разработкой. Т.е. ВЭлНИИ.

Во ВНИТИ действовал прямо противоположный принцип - если какой-то перспективной конструкцией на заводах не занимаются, значит этим должны заниматься у нас, а потом предложить заводам.

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Я пока готов говорить только о том, что пробовали делать на электровозах в России, а именно об вентильном приводе с классическим трехфазным синхронным двигателем, питаемым от инвертора тока с естественной коммутации.

Это очень интересно. Тем более, что литературные источники по этой теме сейчас малодоступны, и в них много чего не отражено.

[Oleg Izmerov]

Уважаемый SVP, есть ли у Вас данные, что Вы выкладывали по сцепным свойствам ВЛ85, в экселевском или любом цифровом формате? Имеется в виду эта картинка:


Сейчас сравниваю с данными, которые у нас были на Щербинке с 2ТЭ121 при исследовании боксования в движении с составом без песка, получается почему-то выше и хотелось бы разобраться.
А это данные были при какой скорости движения?

[SVP]

Данные где-то были. Поищу на выходных.
Скорость порядка 35 км/ч.
Это первая по ходу колесная пара.
Делать какие-то серьезные выводы о качестве сцепных свойств локомотива по результатам испытаний на Щербинке - очень опрометчиво.
Я тоже как-то проникся было серьезным оптимизмом на испытаниях на Щербинке по поводу сцепных свойств ВЛ80В-1129 за счет более жестких, чем у обычных электровозов, характеристик . А приехали в Батайск на пробег, и весь этот оптимизм улетучился в первой же поездке. Песочили не хуже, чем попрыгунчик ЧС4Т.
Так что на линии разброс реальных условий сцепления существенно шире.
А на Щербинке мы проверяли только качественную работоспособность систем защиты от бокования и юза. И не по результирующей силе тяги локомотива, а по динамике поведения системы в процессе срывов и восстановлений сцепления. Но даже после такой проверки большинство настроечных параметров систем приходилось на линии подгонять по-новой.

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Делать какие-то серьезные выводы о качестве сцепных свойств локомотива по результатам испытаний на Щербинке - очень опрометчиво.

Это понятно.
Вопрос возник в другом - о характере зависимости коэффициента сцепления от величины крипа, и, соответственно, об оптимальных алгоритмах поиска этого оптимума. И, в частности, о влиянии автоколебаний в механической части на характер этой зависимости.

Заранее большое спасибо!

[SVP]

Зависимость силы сцепления от скорости проскальзывания колеса на рисунке и показана. А более тонкие вещи врядли получатся. Для этого нужны более качественные измерения окружной скорости поверхности качения колеса.
А мы измеряли скорости колесных пар по частоте сигналов буксовых тахогенераторов. И там, как обычно, присутствуют оборотные биения, которые и мешают смотреть детали. Для этой картинки мы биения снизили простым примерно пооборотным устреднением скорости. Но это было уже так давно. Может сейчас можно что-то более современное попробовать?

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Зависимость силы сцепления от скорости проскальзывания колеса на рисунке и показана. А более тонкие вещи врядли получатся. Для этого нужны более качественные измерения окружной скорости поверхности качения колеса.

В принципе пока пригодится и это.
Более точный датчик начинал проектировать во ВНИТИ, но после меня этим уже не занимались.

И там, как обычно, присутствуют оборотные биения, которые и мешают смотреть детали. Для этой картинки мы биения снизили простым примерно пооборотным устреднением скорости.

В данном случае пока достаточно и простого усреднения, т.к. объем выборки небольшой. Хотел сравнить саму форму зависимости коэффициента сцепления от относительного скольжения, и в каком диапазоне наблюдается максимум.

Но это было уже так давно. Может сейчас можно что-то более современное попробовать?

Так чтобы попробовать, надо разобраться в физической картине. Пока предположение в том, что автоколебания, например, колесной пары, "размывают" максимум коэффициента сцепления в зависимости от относительного скольжения, т.е. автоколебания вносят дополнительное усложнение в поиск оптимума сцепления, т.к. развитие их, той или иной формы в процессе боксования тоже носит случайный характер и зависит от условий срыва и нарастания скорости вращения колесной пары.

[Oleg Izmerov]

Пару слов про применение АТД на тепловозах США.

Небольшое уточнение по ES44. В официальном проспекте фирмы для казахстанского варианта ES44ACi указана сила тяги длительного режима 427 кН, т.е. почти столько же, как у Витязя, а расчетный коэффициент сцепления 0,31. Для варианта ж.д. США при той же мощности указана длительная сила тяги 75 т. при массе 188 т, т.е. американцы просто принимают расчетный коэффициент сцепления для своих дорог примерно на 25% выше, чем для б. СССР. Очевидно, что физическая основа сцепления в обоих случаях одинаковая, каустической содой они у себя рельсы не моют, чтобы гарантировано дотянуть до коэффициента сцепления 0,4, значит, высокие коэффициенты тяги для американского исполнения просто продиктованы тем, что американские железнодорожники смелее идут на рост весовой нормы состава - если растянется на подъеме, ничего страшного, там грузовое движение в основном. А у нас для обеспечения бесперебойности движения, да и безопасности, рассчитывают ТЭД на более умеренные тяговые усилия на руководящем подъеме.