Моделирование электромагнитного взаимодействия компонентов транспортного электротехнического комплекса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование: Транспортный электротехнический комплекс включает множество взаимосвязанных компонентов инфраструктуры обеспечивающих безопасность функционирования всей системы. Вопросы защиты от электромагнитных влияний становятся все актуальнее с ростом интенсивности перевозок.

Цель: Оценка степени электромагнитного воздействия тяговых сетей на кабельную линию.

Материалы и методы: Производится математическое моделирование с применением метода конечных элементов и программного пакета COMSOL Multiphysics.

Результаты: Получены распределения токов в двух типовых сетях тягового питания с учетом наличия в зоне влияния кабельной линии. Определены порождаемые электрические и магнитные поля и параметры наводимого на оболочку кабельной линии тока.

Заключение: Применение математического моделирования позволяет разложить влияния на составляющие факторы и раскрыть внутреннюю структуру механизма взаимодействия компонентов транспортного электротехнического комплекса. Результаты моделирования позволяют уверенно фиксировать на оболочке кабеля наведенные токи от силовых электромагнитных полей. Данные исследования могут быть использованы при разработке современных средств защиты.

Об авторах

Алексей Викторович Шандыбин

Ростовский государственный университет путей сообщения

Автор, ответственный за переписку.
Email: shav850@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2052-5480
SPIN-код: 4444-3213
Scopus Author ID: 57205099726

старший преподаватель, заведующий лабораторией

Россия, Ростов-на-Дону

Список литературы

  1. Аполлонский С.М. Проблемы электромагнитной совместимости в электроэнергетической железнодорожной системе // Транспортные системы и технологии. – 2015. – Т. 1. – № 2. – C. 110–126. [Apollonskiy SM. Problems of electromagnetic compatibility in electricity of rail system. Transportation Systems and Technology. 2015;1(2):110-126 (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst201512110-126
  2. Капкаев А.А. Интеграция экранирующего провода в системе тягового электроснабжения с волоконно-оптической линией связи: дис.… канд. техн. наук. – Ростов-на-Дону; 2017. – 208 с. [Kapkaev AA. Integratsiya ekraniruyushchego provoda v sisteme tyagovogo elektrosnabzheniya s volokonno-opticheskoi liniei svyazi. [dissertation]. Rostov-on-Don; 2017. 208 p. (In Russ.)]. Доступно по: URL: https://www.rgups.ru/site/assets/files/ 92935/dissertatciia_kapkaev_a.a._na_sait.pdf Ссылка активна на: 01.09.2022.
  3. Buyakova N, Zakaryukin V, Kryukov A. Control of electromagnetic environment in smart traction power supply systems. E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2019;91:01009. doi: 10.1051/e3sconf/20199101009
  4. Kryukov AV, Cherepanov AV, Kryukov AE. Electromagnetic Influences of Traction Networks Amplified by Coaxial Cable on Pipelines. 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). 2020:1-5. doi: 10.1109/FarEastCon50210.2020.9271625
  5. Serdiuk TM. Modeling of influence of traction power supply system on railway automatics devices. 2017 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE. 2017:1-6. doi: 10.1109/EMCEurope.2017.8094637
  6. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. – 1986. – 229 c. [Sil'vester P, Ferrari R. Metod konechnyh jelementov dlja radioinzhenerov i inzhenerov-jelektrikov; 1986. 229 p. (In Russ.)] Доступно по: https://bookscat.org/dl/445310/ca156e Ссылка активна на: 01.09.2022.
  7. Савченко А.О., Савченко О.Я. Проводящее тело в переменном магнитном поле // Журнал технической физики. – 2015. – Т. 85. – №. 7. – С. 8-12. [Savchenko AO., Savchenko OYa. Provodyashchee telo v peremennom magnitnom pole. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2015;85(7):8-12. (In Russ.)]. Доступно по: http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/41996. Ссылка активна на: 01.09.2022.
  8. Малых М.Д., Севастьянов А.Л., Севастьянов Л.А. и др. О сведении уравнений Максвелла в волноводах к системе связанных уравнений Гельмгольца // Discrete and Continuous Models and Applied Computational Science – 2018. – Т. 26. – №. 1. – С. 39-48. [Malykh MD, Sevast'yanov AL, Sevast'yanov LA et al. O svedenii uravnenii Maksvella v volnovodakh k sisteme svyazannykh uravnenii Gel'mgol'tsa. Discrete and Continuous Models and Applied Computational Science. 2018;26(1):39-48. (In Russ.)] Доступно по: URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-svedenii-uravneniy-maksvella-v-volnovodah-k-sistemesvyazannyh-uravneniy-gelmgoltsa Ссылка активна на: 01.09.2022.
  9. Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т. II. Теория поля. – 7-е изд., испр.– М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. – 512 с. [Landau LD, Lifshits EM. Teoreticheskaya fizika: Ucheb. posobie. V 10 t. T. II. Teoriya polya. 7 ed. – Moskow: Nauka. Gl. red. fiz.-mat. lit., 1988. 512 p. (In Russ.)] Ссылка активна на: 01.09.2022. Доступно по: https://bookscat.org/dl/451228/de14ee
  10. Лонкина Д.В. Электродинамический анализ и синтез частотно-селективных устройств на цилиндрических волноведущих структурах со сложными металлическими гребнями и кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением: дис.… канд. физ.-мат. наук. – Ростов-на-Дону; 2022. – 173 с. [Lonkina DV. Elektrodinamicheskii analiz i sintez chastotno-selektivnykh ustroistv na tsilindricheskikh volnovedushchikh strukturakh so slozhnymi metallicheskimi grebnyami i kusochno-sloistym dielektricheskim zapolneniem [dissertation]. Rostov-on-Don; 2022. 173 р. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 01.09.2022. Доступно по: https://hub.sfedu.ru/storage/1/1298243/59601379-93ac-4d7a-83d0-8fe0fa772f4d/
  11. Калимов А.Г. Развитие численных методов расчета электромагнитных полей, основанных на применении пространственных интегральных уравнений: автореф. дис.… д-ра техн. наук – СПб; 2013. – 33 с. [Kalimov AG. Razvitie chislennykh metodov rascheta elektromagnitnykh polei, osnovannykh na primenenii prostranstvennykh integral'nykh uravnenii [dissertation abstract] St. Petersburg; 2017. 21 р. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 01.09.2022. Доступно по: https://elib.spbstu.ru/dl/2/3718.pdf/info
  12. Таран В.Н., Шевлюгин М.В., Шандыбин А.В. Точность численных методов анализа электростатических полей // Транспортные системы и технологии. – 2021. – Т. 7. – №1. – C. 59–70. [Taran VN, Shevlyugin MV, Shandybin AV. The Accuracy of Numerical Methods for Assessing External Electrical Influences. Transportation Systems and Technology. 2021;7(1):59-70. (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20217159-70
  13. ГОСТ Р 58321-2018 Электроустановки систем тягового электроснабжения железной дороги переменного тока. [GOST R 58321-2018 Elektroustanovki sistem tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznoi dorogi peremennogo toka (In Russ.)]. Ссылка активна на: 01.09.2022. Доступно по: https://docs.cntd.ru/document/1200161809
  14. Мирошниченко Е.Е. Тяговый вентильно-индукторный двигатель с улучшенными показателями надежности подшипниковых узлов для электрического подвижного состава // Транспортные системы и технологии. – 2021. – Т. 7. – №2. – C. 97–105. [Miroshnichenko EE. Switched reluctance traction motor with improved indicators of the reliability of bearing units for an electric rolling stoсk. Transportation Systems and Technology. 2021;7(2):97-105. (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20217297-105
  15. Нгуен Ты. Определение электромагнитных влияний высоковольтных и многоамперных ЛЭП на смежные линии: дис.… канд. техн. наук. – Иркутск; 2021. – 188 с. [Nguen Ty. Opredelenie elektromagnitnykh vliyanii vysokovol'tnykh i mnogoampernykh LEP na smezhnye linii: [dissertation]. Irkutsk; 2021. 188 p. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 01.09.2022. Доступно по: https://isem.irk.ru/upload/iblock/3d8/Nguen-Ty-dissertatsiya-na-sayt_.pdf

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Модель участка железной дороги

Скачать (6KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Моделируемые структурные схемы: а) цепь тягового питания (влияющая); б) подверженная влияниям цепь

Скачать (42KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Визуализация сетки конечных элементов

Скачать (70KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Нормализованная плотность магнитного потока с линиями напряженности

Скачать (56KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электрическое поле с линиями напряженности: а – прямой вид; б – вид сверху

Скачать (126KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение полей для модели с системой тягового электропитания с экранирующим и усиливающим проводами: а – магнитное поле; б – электрическое поле

Скачать (147KB)
Метаданные

© Шандыбин А.В., 2022

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».