Шляхи зниження матеріалоємності тягово-левітної системи високошвидкісного наземного транспорту за рахунок її компонування на базі комбінованого лінійного синхронного двигуна з надпровідниковим індуктором. Розробка обчислювального алгоритму рішення.
Аннотация к работе
Система високошвидкісних наземних перевезень на основі магнітолевітних поїздів, які рухаються за допомогою лінійних електродвигунів, була запропонована для міжміських сполучень на початку 60-х років. Безконтактний привід, підвіс і горизонтальне спрямування таких поїздів здійснюється за рахунок електромеханічного перетворення енергії в системі магнітозвязаних контурів із струмом, що утворюють тягово-левітну систему (ТЛС) екіпажа. Патентний фонд по компонуванню ТЛС нараховує біля 40 рішень, але проблема розробки оптимальної ТЛС, яка б мала не тільки досконалі технічні характеристики, але і техніко-економічні показники, не вирішена остаточно. З огляду на величезну проектну протяжність перспективних маршрутів, не втрачає актуальності задача спрощення конструкції та підвищення технологічності колійної частини ТЛС, вирішення якої забезпечить зниження витрат на будівництво траси. Метою дисертаційної роботи є зниження матеріалоємності тягово-левітної системи високошвидкісного наземного транспорту за рахунок її компонування на базі комбінованого лінійного синхронного двигуна (КЛСД) з надпровідниковим індуктором, який спроможний розвивати відповідне, в порівнянні з тяговим, підйомне зусилля.В першому розділі дисертації наведено огляд основних етапів розвитку і сучасний стан розробок ТЛС у світі та показано, що тенденція подальшого удосконалення її характеристик полягає в обєднанні функцій тяги, підйому і спрямування екіпажу в одному конструктивному вузлі, що містить тільки один універсальний набір бортових і колійних котушок. Перші дослідження комбінованої системи синхронної тяги і підвісу, що базується на ЛСД із горизонтально орієнтованими котушками індуктора і статора, були розпочаті наприкінці 60-х - початку 70-х років. В роботі наведено аналіз залежності механічних зусиль, які розвиває ЛСД, від геометричних і режимних параметрів і показано, що при вертикальному зсуві подовжніх осей симетрії НПМ відносно подовжніх осей симетрії обмоток статора, двигун може генерувати одночасно з тяговим і досить велике підйомне зусилля. Відповідно до прийнятих початкових припущень, тягове і підйомне зусилля визначалися за допомогою однотипних виразів наступного виду: , (1) де Ns - кількість пар НПМ, Is - МРС обмотки надпровідникового магніту, Msg - взаємоіндуктивність між магнітами надпровідникового індуктора і колійними котушками статора, k - номер триплету статорних котушок у заживленій секції (фіг.2), xs - x-ова координата центру індуктора, ¶n - приріст по осях координат: по осі x при розрахунку сили тяги та по осі y при розрахунку сили підйому, j - індекс, для фази А j = 0, для фаз В і С, відповідно, j =1 і j =2, igi - миттєві значення токів у фазах статора: , (2) де Im - амплітуда статорного току. Задача оптимізації КЛСД, що розвиває задані тягове та підйомне зусилля, була сформульована в постановці задачі умовної мінімізації - знайти такі значення геометричних розмірів обмоток КЛСД, кута сили і вертикального зсуву НПІ щодо статора, , які б мінімізували споживану двигуном із мережі повну потужність, нормовану на значення середнього зусилля тяги: (3) при заданих параметричних ai<xi<bi, i=1,.