Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока для городского наземного электротранспорта (разработки, исследования и реализация)
|
Введение 6
Глава 1 Обоснование направлений разработок и исследований И
1.1 Особенности работы автоматического быстродействующего выключателя
постоянного тока в составе подвижных объектов городского наземного электротранспорта с учетом факторов, влияющих на их рабо¬ту 11
1.2 Обзор существующих конструкций автоматических быстродействующих вы¬
ключателей для подвижных объектов городского наземного электротранс-порта 16
1.3 Обоснование новых разработок автоматических быстродействующих вы¬
ключателей, обеспечивающих быстродействующую защиту подвижных
объектов городского наземного электротранспорта 23
1.3.1 Состояние изоляции троллейбуса как фактор электробезопасности 25
1.3.2 Критическая коммутационная способность электрического аппарата 29
1.4 Методики исследований автоматических быстродействующих выключателей
постоянного тока для подвижных объектов городского наземного электро-транспорта 35
1.5 Выводы 45
Глава 2 Разработка и исследование электромагнитных приводов 47
2.1 Разработка и исследование быстродействующих электромагнитных механиз¬мов 48
2.1.1 Рабочий цикл электромагнитного механизма и закономерности процесса
срабатывания 50
2.1.2 Силовые характеристики быстродействующих выключателей 57
2.1.3 Динамические процессы в электромагнитных механизмах 60
2.1.4 Быстродействие отключения электромагнитного механизма 64
2.1.5 Закономерности изменения тока намагничивающей катушки в размагни-чивании магнитной системы 68
2.1.6 Процесс затухания магнитного потока 74
2.1.7 Потери энергии в магнитных материалах - фактор размагничивания 80
2.1.8 Динамика выбора провала контактов 91
2.2 Разработка и исследование привода быстродействующего выключателя с ме¬
ханизмом свободного расцепления 99
2.2.1 Предвключенное положение контактов 99
2.2.2 Разработка и исследование привода быстродействующего выключателя с
механизмом свободного расцепления 104
2.3 Разработка и исследование контактных соединений коммутационных аппара¬тов с быстродействующими электромагнитными приводами 113
2.4 Выводы 131
Глава 3 Разработка и исследование дугогасительных систем 136
3.1 Исследования процессов дугогашения 137
3.1.1 Разработка и исследование дугогасительных систем с последовательным
магнитным дутьем 143
3.1.2 Разработка и исследование дугогасительных систем с параллельным маг-
нитным дутьем 148
3.1.3 Разработка и исследование дугогасительных систем с комбинированным магнитным дутьем 157
3.2 Разработка и исследование оптимальной конструкции дугогасительной каме¬
ры 159
3.2.1 Дугогасительная решетка в системе дугогашения 162
3.2.2 Дугогасительные камеры 165
3.3 Прикладное значение исследований 170
Глава 4 Разработка и исследование автоматических систем управления 177
4.1 Разработка и исследование датчика тока 177
4.1.1 Датчики тока на эффекте Холла 179
4.1.2 Модифицированные датчики на эффекте Холла 180
4.1.3 Функциональная схема электронного датчика тока для автоматических
быстродействующих выключателей 186
4.2 Разработка и исследование автоматических систем управления для повыше¬ния эффективности работы быстродействующих выключателей 188
4.2.1 Электронная система управления выключателей типа ВБ 11 190
4.2.1.1 Управление коммутациями 197
4.2.1.2 Работоспособность и надежность электронной системы управления выключателя ВБ 11 198
4.3 Разработка и исследование гибридных выключателей 200
4.3.1 Гибридный быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока ВБ 15-250/6 205
4.4 Выводы 207
Глава 5 Использование и реализация автоматических быстродействующих выключателей для подвижных объектов наземного городского электротранспорта 209
5.1 Требования нормативных документов 209
5.2 Испытательное оборудование 214
5.3 Результаты испытаний выключателей 217
5.4 Экономическая оценка 223
5.5 Выводы 225
Заключение 226
Список сокращений 227
Список литературы 229
Приложение 248
Приложения к первой главе 249
Приложение 1.1 Защитная оболочка аппаратов 249
Приложение 1.2 Автоматический выключатель АВ-8А 252
Приложение 1.3 Автоматический выключатель VPD 14 253
Приложение 1.4 Термические нагрузки элементов ТВС 254
Приложение 1.5 Электродинамические нагрузки на ТВС 258
Приложения ко второй главе 262
Приложение 2.1 Магнитная система выключателя ВБ 11 262
Приложение 2.2 Быстродействующий выключатель ВБ 5/1-400/6 263
Приложение 2.3 Быстродействующие выключатели типа ВБ 11 264
Приложение 2.4 Быстродействующий выключатель ВБ 3/2-400/6 269
Приложение 2.5 Быстродействующий выключатель ВБ 7/2-250/6 270
Приложение 2.6 Динамическая стойкость контактного узла ВБ 7 275
Приложение 2.7 Быстродействующий выключатель ВБ 10/1-630/8-У2 277
Приложения к третьей главе 283
Приложение 3.1 Устройство магнитного дутья 283
Приложение 3.2 Отключение токов короткого замыкания 283
Приложение 3.3 Быстродействующий выключатель ВБ 3/2м-400/6 285
Приложение 3.4 Быстродействующий выключатель ВБ 6/2-400/6 288
Приложение 3.5 Быстродействующий выключатель ВБ 13/2-400/6 290
Приложение 3.6 Дугогасительная камера с вращающими пластинами 292
Приложения к четвертой главе 295
Приложение 4.1 Результаты испытания гибридного выключателя ВБ 15 295
Приложения к пятой главе 297
Приложение 5.1 Испытательное оборудование ООО «Технос» 297
Приложение 5.2 Устройство для контроля основных параметров и исправности платы управления электронной системы управления, датчик тока и выключателя 289
Приложение 5.3 Результаты испытаний выключателей 301
Приложение 5.4 Ресурсные испытания
Глава 1 Обоснование направлений разработок и исследований И
1.1 Особенности работы автоматического быстродействующего выключателя
постоянного тока в составе подвижных объектов городского наземного электротранспорта с учетом факторов, влияющих на их рабо¬ту 11
1.2 Обзор существующих конструкций автоматических быстродействующих вы¬
ключателей для подвижных объектов городского наземного электротранс-порта 16
1.3 Обоснование новых разработок автоматических быстродействующих вы¬
ключателей, обеспечивающих быстродействующую защиту подвижных
объектов городского наземного электротранспорта 23
1.3.1 Состояние изоляции троллейбуса как фактор электробезопасности 25
1.3.2 Критическая коммутационная способность электрического аппарата 29
1.4 Методики исследований автоматических быстродействующих выключателей
постоянного тока для подвижных объектов городского наземного электро-транспорта 35
1.5 Выводы 45
Глава 2 Разработка и исследование электромагнитных приводов 47
2.1 Разработка и исследование быстродействующих электромагнитных механиз¬мов 48
2.1.1 Рабочий цикл электромагнитного механизма и закономерности процесса
срабатывания 50
2.1.2 Силовые характеристики быстродействующих выключателей 57
2.1.3 Динамические процессы в электромагнитных механизмах 60
2.1.4 Быстродействие отключения электромагнитного механизма 64
2.1.5 Закономерности изменения тока намагничивающей катушки в размагни-чивании магнитной системы 68
2.1.6 Процесс затухания магнитного потока 74
2.1.7 Потери энергии в магнитных материалах - фактор размагничивания 80
2.1.8 Динамика выбора провала контактов 91
2.2 Разработка и исследование привода быстродействующего выключателя с ме¬
ханизмом свободного расцепления 99
2.2.1 Предвключенное положение контактов 99
2.2.2 Разработка и исследование привода быстродействующего выключателя с
механизмом свободного расцепления 104
2.3 Разработка и исследование контактных соединений коммутационных аппара¬тов с быстродействующими электромагнитными приводами 113
2.4 Выводы 131
Глава 3 Разработка и исследование дугогасительных систем 136
3.1 Исследования процессов дугогашения 137
3.1.1 Разработка и исследование дугогасительных систем с последовательным
магнитным дутьем 143
3.1.2 Разработка и исследование дугогасительных систем с параллельным маг-
нитным дутьем 148
3.1.3 Разработка и исследование дугогасительных систем с комбинированным магнитным дутьем 157
3.2 Разработка и исследование оптимальной конструкции дугогасительной каме¬
ры 159
3.2.1 Дугогасительная решетка в системе дугогашения 162
3.2.2 Дугогасительные камеры 165
3.3 Прикладное значение исследований 170
Глава 4 Разработка и исследование автоматических систем управления 177
4.1 Разработка и исследование датчика тока 177
4.1.1 Датчики тока на эффекте Холла 179
4.1.2 Модифицированные датчики на эффекте Холла 180
4.1.3 Функциональная схема электронного датчика тока для автоматических
быстродействующих выключателей 186
4.2 Разработка и исследование автоматических систем управления для повыше¬ния эффективности работы быстродействующих выключателей 188
4.2.1 Электронная система управления выключателей типа ВБ 11 190
4.2.1.1 Управление коммутациями 197
4.2.1.2 Работоспособность и надежность электронной системы управления выключателя ВБ 11 198
4.3 Разработка и исследование гибридных выключателей 200
4.3.1 Гибридный быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока ВБ 15-250/6 205
4.4 Выводы 207
Глава 5 Использование и реализация автоматических быстродействующих выключателей для подвижных объектов наземного городского электротранспорта 209
5.1 Требования нормативных документов 209
5.2 Испытательное оборудование 214
5.3 Результаты испытаний выключателей 217
5.4 Экономическая оценка 223
5.5 Выводы 225
Заключение 226
Список сокращений 227
Список литературы 229
Приложение 248
Приложения к первой главе 249
Приложение 1.1 Защитная оболочка аппаратов 249
Приложение 1.2 Автоматический выключатель АВ-8А 252
Приложение 1.3 Автоматический выключатель VPD 14 253
Приложение 1.4 Термические нагрузки элементов ТВС 254
Приложение 1.5 Электродинамические нагрузки на ТВС 258
Приложения ко второй главе 262
Приложение 2.1 Магнитная система выключателя ВБ 11 262
Приложение 2.2 Быстродействующий выключатель ВБ 5/1-400/6 263
Приложение 2.3 Быстродействующие выключатели типа ВБ 11 264
Приложение 2.4 Быстродействующий выключатель ВБ 3/2-400/6 269
Приложение 2.5 Быстродействующий выключатель ВБ 7/2-250/6 270
Приложение 2.6 Динамическая стойкость контактного узла ВБ 7 275
Приложение 2.7 Быстродействующий выключатель ВБ 10/1-630/8-У2 277
Приложения к третьей главе 283
Приложение 3.1 Устройство магнитного дутья 283
Приложение 3.2 Отключение токов короткого замыкания 283
Приложение 3.3 Быстродействующий выключатель ВБ 3/2м-400/6 285
Приложение 3.4 Быстродействующий выключатель ВБ 6/2-400/6 288
Приложение 3.5 Быстродействующий выключатель ВБ 13/2-400/6 290
Приложение 3.6 Дугогасительная камера с вращающими пластинами 292
Приложения к четвертой главе 295
Приложение 4.1 Результаты испытания гибридного выключателя ВБ 15 295
Приложения к пятой главе 297
Приложение 5.1 Испытательное оборудование ООО «Технос» 297
Приложение 5.2 Устройство для контроля основных параметров и исправности платы управления электронной системы управления, датчик тока и выключателя 289
Приложение 5.3 Результаты испытаний выключателей 301
Приложение 5.4 Ресурсные испытания
Актуальность темы. Возникающее по разным причинам в источниках электроэнергии, потребителях и линиях передач электроэнергии короткое замыкание (КЗ) может стать причиной значительных трагичных последствий, поэтому надежные способы защиты (в первую очередь людей) от него крайне необходимы. Городской электротранспорт (ГЭТ) является потребителем электроэнергии, важнейшим звеном городской инфраструктуры и в основном состоит из троллейбусов, трамвайных вагонов и, в крупных городах, метрополитена. ГЭТ занимает значимое место в пассажироперевозках больших городов, особенно в мегаполисах, таких как Москва, Санкт-Петербург и др. Доля ГЭТ в выполнении такой важнейшей задачи, как облегчение условий жизни граждан страны в отдельных городах, составляет 50 % и даже более. Подвижные объекты ГЭТ, в отличие от жидкотопливных двигателей транспортных средств, во время работы никаких вредных примесей не выделяют, они являются, бесспорно, экологически чистым видом транспорта, и именно в этом видится его неоспоримая перспектива. Актуальность защиты подвижных объектов ГЭТ от токов КЗ, утечки и прикосновения неопровержима, и, кроме того, эти объекты нужно защитить от тепловых воздействий тех токов, которые могут возникнуть в режиме перегрузки во время эксплуатации.
Любая техника со временем изнашивается и устаревает, транспортные единицы ГЭТ тоже этому подвержены. К концу XX века изношенность техники в парках ТТУ достигла критического уровня, более 50 % подвижных единиц парка нуждались в замене или в существенной модернизации [1], т.е. в техническом плане транспортные единицы ГЭТ не соответствовали требованиям современных, постоянно обновляющихся нормативных документов к подвижным объектам ГЭТ. Так, например, в Волгограде, этот показатель составлял для трамваев 90 % и для троллейбусов - 82 % [1].
Появившиеся признаки стабилизации экономики страны в начале XXI века позволили создавать новую технику - троллейбусы и трамвайные вагоны, коренным образом отличающиеся от существующих. Следует отметить, что изношенность подвижных объектов ГЭТ создает еще одну серьезную проблему - это низкая электрическая прочность самих объектов. По требованиям [2], где регламентируются пределы сопротивления изоляции, полное время отключения токов любых значений защитной аппаратурой не должно превышать 80 мс. Последнее требование объясняется тем, что рельс - минусовая шина питания трамвайных вагонов - соединен с землей, а троллейбусы полностью изолированы от земли, и появление на их корпусах положительного потенциала не исключает возможности возникновения опасных условий для жизни пассажиров при соприкосновении с подвижными объектами - через их тела могут протекать токи утечек от ухудшения изоляции электрооборудования (ЭО), а также токи прикосновения от накопленных статических зарядов [3]. Можно принять токи утечки как косвенный фактор электробезопасности, так как ток прикосновения - параметр не измеряемый, а оценочный, поскольку использование человека в качестве проверочной электрической нагрузки для измерения этого тока недопустимо [3], но в [2] регламентируются опасные значения напряжений и токов для человеческого организма. К тому же применяющиеся в современных подвижных объектах ГЭТ синтетические органические отделочные материалы - источники пожара или ядовитых химических веществ при горении. Вышеизложенная объективная реальность, а также множество современной электронной аппаратуры, установленной в подвижных объектах ГЭТ, подтверждают актуальность применения быстродействующей за-щиты (БЗ), притом - автоматической.
Степень разработанности темы. Существующие конструкции отечественных автоматических выключателей (АВ) не могут обеспечить быстродействия по [4], где регламентируется основной параметр автоматических быстродействующих выключателей (АБВ) постоянного тока - собственное время отключения - с разделением его на три класса: I класс 0,006 + 0,008 с, II класс 0,003 + 0,005 с, III класс 0,001 + 0,002 с. Широко применяющимся защитным аппаратом является с ручным управлением выключатель АВ-8А (производства ЗАО «Динамо-Плюс» г. Москва), но его место установки предусмотрено только внутри кабины водителя троллейбуса, что приводит к появлению в этой зоне кабелей высокого напряжения. В аппарате используется двухступенчатая щелевая дугогасительная камера (ДК) без пламегасителя, работа которой сопровождается выбросом ионизированных газов за ее пределы [5,6], кроме того, этот АВ не является быстродействующим по [4].
Обзор существующих конструкций АВ и АБВ отечественного и зарубежного производства показал, что двухполюсные аппараты отсутствуют. Для защиты ЭО трамвая однополюсные аппараты применимы, а применение двухполюсных аппаратов предпочтительнее, особенно для защиты ЭО троллейбусов, тем, что коммутацией таких выключателей происходит отделение электрической схемы от обоих проводов контактной сети и тем самым напряжение снимается полностью, что обеспечивает надежное отключение цепи и гальваническую развязку. Кроме того, многие аппараты имеют критическую зону гашения дуги, особенно дуги малых индуктивных токов (МИТ), нередко гашения дуги затягивается и не укладывается требованиям [2], к тому же эти аппараты имеют неотключаемые токи, что недопустимо.
Таким образом, известные отечественные конструкции АБВ постоянного тока для наземного ГЭТ не полностью удовлетворяют всем требованиям нормативных документов, а их зарубежные аналоги при сопоставимой мощности имеют высокую цену, и это определяет необходимость разработки новых конкурентоспособных АБВ для ГЭТ.
Цель и задачи работы - разработка и исследование конкурентоспособных АБВ для наземного ГЭТ с повышенной надежностью и функциональностью для обеспечения пожаро- и электробезопасности пассажиров. Поставленная цель формирует следующие задачи разработки и исследования:
1. Обоснование разработок и исследований новых АБВ для ГЭТ.
2. Разработать и исследовать новые электромагнитные приводные механизмы АБВ для ГЭТ.
3. Разработать и исследовать новые дугогасительные системы (ДС) АБВ для ГЭТ.
4. Разработать и исследовать новые системы управления АБВ для ГЭТ.
5. Разработать и исследовать гибридный АБВ для ГЭТ.
6. Разработать инженерные методики для определения оптимальных параметров новых АБВ для ГЭТ.
7. Довести результаты разработок АБВ для ГЭТ до опытно-промышленных испытаний и серийного производства.
Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем:
1. Научно обоснованы принципы разработки и создания новых АБВ для ГЭТ.
2. Разработаны инженерно-математические модели для анализа нелинейных процессов в электромагнитных механизмах (ЭММ) новых АБВ для ГЭТ.
3. Разработаны экспериментально-математические методики для анализа нелинейных процессов в дугогасительных системах новых АБВ для ГЭТ.
4. На базе разработанных принципов синтезирован ряд новых АБВ для ГЭТ.
Теоретическая и практическая значимость работы:
1. Разработанные принципы построения новых электрических аппаратов использованы при синтезе новых АБВ для ГЭТ.
2. Разработанные инженерно-физические расчетные методики использованы для определения оптимальных параметров ЭММ новых АБВ для ГЭТ.
3. Разработанные экспериментально-математические методики использованы для определения оптимальных параметров ДС новых АБВ для ГЭТ.
4. Практическая ценность подтверждается тем, что на основании проведенных исследований получено большое количество патентов, многие из которых нашли применение в новых внедренных АБВ для ГЭТ.
Методы исследования. При теоретических исследованиях были использованы методы теории электрических аппаратов, в том числе электрических цепей, теория магнитных цепей, теория электромагнитных и динамических процессов в ЭММ, включая аналоговые и цифровые модели для ЭВМ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Принципы построения и новые устройства ЭММ АБВ для ГЭТ.
2. Принципы построения и новые ДС АБВ для ГЭТ.
3. Принципы построения и новые системы управления АБВ для ГЭТ.
4. Разработка и исследование гибридного АБВ для ГЭТ.
5. Разработка инженерных методик для определения оптимальных параметров новых АБВ для ГЭТ.
6. Результаты внедрения разработанных АБВ в серийное производство.
Достоверность полученных результатов обоснована корректным использованием элементов теории электрических аппаратов, многочисленными экспериментальными исследованиями, использованием результатов исследований в серийном производстве разработанных электрических аппаратов.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на региональной научно-практичной конференции «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» (Екатеринбург, 2003), региональной научно-практичной конференции «Энергосберегающие техника и технологии» (Екатеринбург, 2000), Международной научно-практичной конференции «Электрические аппараты и электротехнические комплексы и системы» (Ульяновск, 2011), научно-практичной конференциях «Электротехника 2010 г.: Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии» на VI и VII симпозиумах (Московская обл., 2001 и 2003 гг.) и «Электротехника 2030 год: Перспективные технологии электроэнергетики» на IX симпозиуме (Московская обл., 2007 г.).
Любая техника со временем изнашивается и устаревает, транспортные единицы ГЭТ тоже этому подвержены. К концу XX века изношенность техники в парках ТТУ достигла критического уровня, более 50 % подвижных единиц парка нуждались в замене или в существенной модернизации [1], т.е. в техническом плане транспортные единицы ГЭТ не соответствовали требованиям современных, постоянно обновляющихся нормативных документов к подвижным объектам ГЭТ. Так, например, в Волгограде, этот показатель составлял для трамваев 90 % и для троллейбусов - 82 % [1].
Появившиеся признаки стабилизации экономики страны в начале XXI века позволили создавать новую технику - троллейбусы и трамвайные вагоны, коренным образом отличающиеся от существующих. Следует отметить, что изношенность подвижных объектов ГЭТ создает еще одну серьезную проблему - это низкая электрическая прочность самих объектов. По требованиям [2], где регламентируются пределы сопротивления изоляции, полное время отключения токов любых значений защитной аппаратурой не должно превышать 80 мс. Последнее требование объясняется тем, что рельс - минусовая шина питания трамвайных вагонов - соединен с землей, а троллейбусы полностью изолированы от земли, и появление на их корпусах положительного потенциала не исключает возможности возникновения опасных условий для жизни пассажиров при соприкосновении с подвижными объектами - через их тела могут протекать токи утечек от ухудшения изоляции электрооборудования (ЭО), а также токи прикосновения от накопленных статических зарядов [3]. Можно принять токи утечки как косвенный фактор электробезопасности, так как ток прикосновения - параметр не измеряемый, а оценочный, поскольку использование человека в качестве проверочной электрической нагрузки для измерения этого тока недопустимо [3], но в [2] регламентируются опасные значения напряжений и токов для человеческого организма. К тому же применяющиеся в современных подвижных объектах ГЭТ синтетические органические отделочные материалы - источники пожара или ядовитых химических веществ при горении. Вышеизложенная объективная реальность, а также множество современной электронной аппаратуры, установленной в подвижных объектах ГЭТ, подтверждают актуальность применения быстродействующей за-щиты (БЗ), притом - автоматической.
Степень разработанности темы. Существующие конструкции отечественных автоматических выключателей (АВ) не могут обеспечить быстродействия по [4], где регламентируется основной параметр автоматических быстродействующих выключателей (АБВ) постоянного тока - собственное время отключения - с разделением его на три класса: I класс 0,006 + 0,008 с, II класс 0,003 + 0,005 с, III класс 0,001 + 0,002 с. Широко применяющимся защитным аппаратом является с ручным управлением выключатель АВ-8А (производства ЗАО «Динамо-Плюс» г. Москва), но его место установки предусмотрено только внутри кабины водителя троллейбуса, что приводит к появлению в этой зоне кабелей высокого напряжения. В аппарате используется двухступенчатая щелевая дугогасительная камера (ДК) без пламегасителя, работа которой сопровождается выбросом ионизированных газов за ее пределы [5,6], кроме того, этот АВ не является быстродействующим по [4].
Обзор существующих конструкций АВ и АБВ отечественного и зарубежного производства показал, что двухполюсные аппараты отсутствуют. Для защиты ЭО трамвая однополюсные аппараты применимы, а применение двухполюсных аппаратов предпочтительнее, особенно для защиты ЭО троллейбусов, тем, что коммутацией таких выключателей происходит отделение электрической схемы от обоих проводов контактной сети и тем самым напряжение снимается полностью, что обеспечивает надежное отключение цепи и гальваническую развязку. Кроме того, многие аппараты имеют критическую зону гашения дуги, особенно дуги малых индуктивных токов (МИТ), нередко гашения дуги затягивается и не укладывается требованиям [2], к тому же эти аппараты имеют неотключаемые токи, что недопустимо.
Таким образом, известные отечественные конструкции АБВ постоянного тока для наземного ГЭТ не полностью удовлетворяют всем требованиям нормативных документов, а их зарубежные аналоги при сопоставимой мощности имеют высокую цену, и это определяет необходимость разработки новых конкурентоспособных АБВ для ГЭТ.
Цель и задачи работы - разработка и исследование конкурентоспособных АБВ для наземного ГЭТ с повышенной надежностью и функциональностью для обеспечения пожаро- и электробезопасности пассажиров. Поставленная цель формирует следующие задачи разработки и исследования:
1. Обоснование разработок и исследований новых АБВ для ГЭТ.
2. Разработать и исследовать новые электромагнитные приводные механизмы АБВ для ГЭТ.
3. Разработать и исследовать новые дугогасительные системы (ДС) АБВ для ГЭТ.
4. Разработать и исследовать новые системы управления АБВ для ГЭТ.
5. Разработать и исследовать гибридный АБВ для ГЭТ.
6. Разработать инженерные методики для определения оптимальных параметров новых АБВ для ГЭТ.
7. Довести результаты разработок АБВ для ГЭТ до опытно-промышленных испытаний и серийного производства.
Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем:
1. Научно обоснованы принципы разработки и создания новых АБВ для ГЭТ.
2. Разработаны инженерно-математические модели для анализа нелинейных процессов в электромагнитных механизмах (ЭММ) новых АБВ для ГЭТ.
3. Разработаны экспериментально-математические методики для анализа нелинейных процессов в дугогасительных системах новых АБВ для ГЭТ.
4. На базе разработанных принципов синтезирован ряд новых АБВ для ГЭТ.
Теоретическая и практическая значимость работы:
1. Разработанные принципы построения новых электрических аппаратов использованы при синтезе новых АБВ для ГЭТ.
2. Разработанные инженерно-физические расчетные методики использованы для определения оптимальных параметров ЭММ новых АБВ для ГЭТ.
3. Разработанные экспериментально-математические методики использованы для определения оптимальных параметров ДС новых АБВ для ГЭТ.
4. Практическая ценность подтверждается тем, что на основании проведенных исследований получено большое количество патентов, многие из которых нашли применение в новых внедренных АБВ для ГЭТ.
Методы исследования. При теоретических исследованиях были использованы методы теории электрических аппаратов, в том числе электрических цепей, теория магнитных цепей, теория электромагнитных и динамических процессов в ЭММ, включая аналоговые и цифровые модели для ЭВМ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Принципы построения и новые устройства ЭММ АБВ для ГЭТ.
2. Принципы построения и новые ДС АБВ для ГЭТ.
3. Принципы построения и новые системы управления АБВ для ГЭТ.
4. Разработка и исследование гибридного АБВ для ГЭТ.
5. Разработка инженерных методик для определения оптимальных параметров новых АБВ для ГЭТ.
6. Результаты внедрения разработанных АБВ в серийное производство.
Достоверность полученных результатов обоснована корректным использованием элементов теории электрических аппаратов, многочисленными экспериментальными исследованиями, использованием результатов исследований в серийном производстве разработанных электрических аппаратов.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на региональной научно-практичной конференции «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» (Екатеринбург, 2003), региональной научно-практичной конференции «Энергосберегающие техника и технологии» (Екатеринбург, 2000), Международной научно-практичной конференции «Электрические аппараты и электротехнические комплексы и системы» (Ульяновск, 2011), научно-практичной конференциях «Электротехника 2010 г.: Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии» на VI и VII симпозиумах (Московская обл., 2001 и 2003 гг.) и «Электротехника 2030 год: Перспективные технологии электроэнергетики» на IX симпозиуме (Московская обл., 2007 г.).
1. На основании анализа научно-технических публикаций по электрическим выключателям для городского наземного электротранспорта (трамваи, троллейбус) показано, что известные технические решения по указанным выключателям обладают некоторыми недостатками, что обуславливает актуальность исследований по их усовершенствованию.
2. Разработан, теоретически и экспериментально исследован целый ряд новых, защищенных патентами, быстродействующих электромагнитных механизмов, применяемых в разных типах выключателей для применения на подвижных объектах ГЭТ.
3. Разработан, теоретически и экспериментально исследован целый ряд новых, защищенных патентами дугогасительных систем, применяемых в разных типах выключателей.
4. Разработан и исследован целый ряд новых, защищенных патентами вариантов и блоков автоматических систем управления для разных типов выключателей, в том числе разработан новый гибридный выключатель.
5. Рассмотрены вопросы различных видов испытаний выключателей в соответствии с требованиями нормативных документов. Приведены основные параметры испытательного оборудования.
6. Разработанные новые электромагнитные механизмы и дугогасительные системы могут быть рекомендованы для применении их в сильноточных (свыше 1000 А) АБВ для постоянного тока.
Перспективы дальнейшей разработки темы исследования - разработка и исследование малогабаритных и надежных гибридных и электронных аппаратов, естественно, при обеспечении соответствующей элементной базы.
2. Разработан, теоретически и экспериментально исследован целый ряд новых, защищенных патентами, быстродействующих электромагнитных механизмов, применяемых в разных типах выключателей для применения на подвижных объектах ГЭТ.
3. Разработан, теоретически и экспериментально исследован целый ряд новых, защищенных патентами дугогасительных систем, применяемых в разных типах выключателей.
4. Разработан и исследован целый ряд новых, защищенных патентами вариантов и блоков автоматических систем управления для разных типов выключателей, в том числе разработан новый гибридный выключатель.
5. Рассмотрены вопросы различных видов испытаний выключателей в соответствии с требованиями нормативных документов. Приведены основные параметры испытательного оборудования.
6. Разработанные новые электромагнитные механизмы и дугогасительные системы могут быть рекомендованы для применении их в сильноточных (свыше 1000 А) АБВ для постоянного тока.
Перспективы дальнейшей разработки темы исследования - разработка и исследование малогабаритных и надежных гибридных и электронных аппаратов, естественно, при обеспечении соответствующей элементной базы.



