Линейный генератор для энергообеспечения бортовых потребителей высокоскоростных магнитолевитационных экипажей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование: Транспорт на магнитном подвесе является перспективным видом транспорта, который способен обеспечить пассажирские и грузовые перевозки со скоростями до 400-500 км/ч, а в более отдаленной перспективе – до 1000 км/ч. Активные исследования в этой области ведутся в Китае, Японии, США. В настоящее время в Китае и Японии для коммерческих перевозок достигнуты скорости движения 450-500 км/ч, приняты перспективные программы строительства высокоскоростных магнитолевитационных трасс и создания подвижного состава. При таких скоростях движения одной из актуальных проблем является проблема бесконтактной передачи энергии для бортовых потребителей, расположенных на экипаже, потому что обеспечить надежный контактный токосъем при скоростях 450-500 км/ч и выше весьма затруднительно.

Цель: разработка конструкции, расчет и анализ характеристик линейного генератора электрической энергии для бесконтактной передачи мощности на движущийся экипаж высокоскоростного транспорта на магнитном подвесе.

Материалы и методы: для расчета внешнего магнитного поля индуктора линейного генератора и ЭДС, наводимой в приемной катушке экипажа, использованы методы теории электромагнитного поля и теории электрических цепей; расчетные алгоритмы реализованы в программной среде Visual Basic for Applications.

Результаты: предложена конструкция и выполнен расчет внешнего магнитного поля индуктора с транспозицией проводников; для увеличения ЭДС, индуктируемой в приемной катушке экипажа, предложено придать приемной катушке двойную 8-образную форму; установлено наиболее рациональное межконтурное расстояние индуктора линейного генератора; определен характер изменения магнитного потока, пронизывающего приемную катушку при движении экипажа, и величина ЭДС, наводимой в приемной катушке.

Заключение: результаты могут быть использованы при разработке подвижного состава для перспективных систем высокоскоростного транспорта на магнитном подвесе.

Об авторах

Виктор Валерьевич Никитин

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: pgups.emks@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5699-0424

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Электротехника и теплоэнергетика»

Россия, Санкт-Петербург

Тяньчжун Чжао

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: 2115173625@qq.com
ORCID iD: 0009-0002-4028-3677

аспирант кафедры «Электротехника и теплоэнергетика»

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Магнитолевитационный транспорт: научные проблемы и технические решения / под ред. Ю.Ф. Антонова, А.А. Зайцева. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. – 612 с. [Zaitsev AA, Antonov YuF, editors. Magnitolevitacionnyj transport: nauchnye problemy i tekhnicheskie resheniya. Moscow: FIZMATLIT; 2015. 612 р. (In Russ.)]. Ссылка активна на 06.10.2023. Доступно по: http://www.search.rsl.ru
  2. Kluehspies J. Maglev trends in public transport: the perspectives of maglev transportation systems. Transportation Systems and Technology. 2018;4(3 suppl. 1):5-15. doi: 10.17816/transsyst201843s15-12
  3. Ukita K, Kashiwagi T, Sakamoto Y, Kato Y. Power Transmission Performance Verification of a Non-Contact Power Supply System for Railway Vehicles. Quarterly Reports of RTRI, 2016;57(3): 228-233. doi: 10.2219/rtriqr.57.3_228
  4. Yoda H, Ukita K. Wireless Power Transfer System for Railway Vehicles with Improved Power Density of Onboard Coil. Quarterly Reports of RTRI, 2023;64(1):67-72. doi: 10.2219/rtriqr.64.1_67
  5. Никитин В.В., Васильев В.А., Чжао Тяньчжун. Бесконтактная передача энергии на экипажи высокоскоростного магнитолевитационного транспорта // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2022. – № 1. – С. 23–26. [Nikitin VV, Zhao Tianzhong. Wireless Power Transmission to the Carriage of High Speed Magnetolevitational Transport. Electronics and Electrical Equipment of Transport. 2022(1):23-26 (Russ., Engl.)]. Ссылка активна на 06.10.2023. Доступно по: http://www.eet-journal.ru/
  6. Guo L, Lu Q, Ye Y. FEM analysis of the linear generator EMF in Maglev. 2005 International Conference on Electrical Machines and Systems. 2005, Nanjing, China. Vol. 3, Pp. 2112-2115. doi: 10.1109/ICEMS.2005.202937
  7. Song BM, Kratz R, Gurol S. Contactless inductive power pickup system for Maglev applications. Industry Applications Conference, 2002. 37th Annual Meeting. 2002, Vol. 3. Pp. 1586-1591. doi: 10.1109/IAS.2002.1043746
  8. Yang Y, Dai C, Long Z. Research on Contactless Power Supply System of Medium Speed Maglev Train Based on Inductive Power Transfer 2020 Chinese Automation Congress (CAC), Shanghai, China, 2020. p. 2068-2073. doi: 10.1109/CAC51589.2020.9326922
  9. Ying W, Weiguo L, Hongyun H, et al. Research on Contactless Power Supply of High Speed Maglev Train Based on MCR-WPT. 2019 14th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), Xi'an, China, 2019. Pp. 2297-2302. doi: 10.1109/ICIEA.2019.8834278
  10. Сика З.К., Куркалов И.И., Петров Б.А. Электродинамическая левитация и линейные синхронные двигатели транспортных систем. – Рига: Зинатне, 1988. – 258 с. [Sika ZK, Kourkalov II, Petrov BA. Electrodinamicheskaya levitatsija i lineinye sinkhronnye dvigateli transportnykh system. Riga: ZINATNE; 1988. 258 p. (In Russ.)]. Доступно по: http://www.search.rsl.ru Ссылка активна на 06.10.2023.
  11. Ким К.К., Карпова И.М. К вопросу разработки систем подвеса на постоянных магнитах для транспортных систем // Инновационные транспортные системы и технологии. – 2022. – Т. 8. – №4. – C. 91–106. [Kim KK, Karpova IM. Оn the issue of the development of permanent magnet suspension systems for transport systems. Modern Transportation Systems and Technologies. 2022;8(4):91-106. (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20228491-106
  12. Wen YH, Yang X, Long ZQ. Contactless Power Supply Technology and Its Application in Rail Transport. Electric Drive for Locomotives, 2016(6):14-20. Доступно по: http://www.oriprobe.com Ссылка активна на 06.10.2023.
  13. Mi CC, Buja G, Choi SY, Rim CT. Modern advances in wireless power transfer systems for roadway powered electric vehicles. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2016: 63(10):6533-6545. doi: 10.1109/TIE.2016.2574993
  14. Prasad N, Jain S, Gupta S. Electrical Components of Maglev Systems: Emerging Trends. Urban Rail Transit. 2019(5):67-79. doi: 10.1007/s40864-019-0104-1
  15. Razek A. Review of Contactless Energy Transfer Concept Applied to Inductive Power Transfer Systems in Electric Vehicles. Appl. Sci. 2021;11(7):3221. doi: 10.3390/app11073221
  16. Li L., Lu Q. Investigation of Linear Generator for High Speed Maglev Train by 2D Finite Element Model. 12th International Symposium on Linear Drives for Industry Applications (LDIA); Neuchatel, Switzerland, 2019, p. 1-6, doi: 10.1109/LDIA.2019.8771004

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Линейный генератор с транспозицией проводников индуктора

Скачать (46KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение Y-компоненты магнитной индукции по координате Х для уединенного токового контура при Z=0 и различных значениях воздушного зазора. 1 – δ=0,01; 2 – δ=0,05; 3 – δ=0,1; 4 – δ=0,2

Скачать (49KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Приемная катушка двойной 8-образной формы

Скачать (39KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение Y-компоненты магнитного поля индуктора вдоль оси Х на двойном полюсном делении при Z=0, δ=0,1 и различных значениях межконтурного промежутка d. 1 – уединенный контур; 2 – система контуров при d=0,1; 3 – система контуров при d=0,5

Скачать (57KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость удельного магнитного потока, пронизывающего ПК, от ее относительного смещения для прямоугольной (кривая 1) и двойной 8-образной формы ПК (кривая 2)

Скачать (31KB)
Метаданные

© Никитин В.В., Чжао Т., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».