Prototyping components for maglev eds

Cover Page
  • Authors: Amoskov V.M.1, Arslanova D.N.1, Bazarov A.M.1, Belyakov V.A.1,2, Bystrenina E.V.1, Vasiliev V.N.1, Kavin A.A.1, Kaparkova M.V.1, Korotkov V.A.1, Kuzmenkov V.D.1, Kukhtin V.P.1, Labusov A.N.1, Lamzin E.A.1, Lantzetov A.A.1, Lantzetov V.A.1, Larionov M.S.1, Manzuk M.V.1, Mizintzev A.V.3, Mikhailov V.M.1, Nezhentzev A.N.1, Rodin I.Y.1, Sytchevsky S.E.1,2, Firsov A.A.1, Khokhlov M.V.1, Shatil N.A.1
  • Affiliations:
    1. Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”
    2. Saint Petersburg State University
    3. NIIEFA-ENERGO Ltd
  • Issue: Vol 2, No 2 (2016)
  • Pages: 32-35
  • Section: Original paper
  • URL: https://transsyst.ru/transsyst/article/view/7609
  • DOI: https://doi.org/10.17816/transsyst20162232-35

Abstract


Prototyping components for maglev eds


Анализ реализованных в мире систем левитационного транспорта и расчёты магнитных систем электромагнитных (ЭМП) и электродинамических (ЭДП) подвесов, проведённые в АО «НИИЭФА», привели к созданию концепции построения системы комбинированного подвеса с пониженным электропотреблением.

Основная задача текущего этапа заключается в построении прообраза элементов ЭМП, входящих в систему комбинированного подвеса, выбора оптимального сочетания функций различных подсистем, их инженерной и технологической проработки для максимального снижения производственных и эксплуатационных затрат. Цель работы – создание макетов в обоснование предварительных технических решений, а также исследование системы магнитной левитации и стабилизации с пониженным энергопотреблением.  В макетах  близки  к реальной величине левитационный зазор, быстродействие и точность измерения подсистемы диагностики и контроля, а также системы питания. Предполагается, что магнитная система ЭМП, входящего в комбинированный подвес, будет содержать нормально-проводящие электромагниты (ЭМ), постоянные магниты (ПМ) и сверхпроводниковые (в частности, ВТСП-2) магниты (СП).

Разработанная в АО «НИИЭФА» вычислительная технология обеспечила надёжное масштабирование параметров магнитных систем в требуемом на практике диапазоне, что позволило существенно уменьшить размеры макетов и, как следствие, радикально сократить затраты на материалы, изготовление и оснастку по сравнению с полномасштабными изделиями.

Основные задачи, решаемые в ходе работ на макетах:

  • Оптимизация прообраза левитационной системы с магнитным подвешиванием путём оптимального сочетания функций подсистем. Важность задачи подтверждается предварительным анализом, который показал сверхвысокое энергопотребление или неработоспособность, в принципе, ряда предложенных в литературе схем.
  • Минимизация энергетических затрат Pe, характеризуемых величиной мощности, (выраженной в Вт), которая затрачивается на обеспечение левитации груза (весом 1 Н). Проверка соответствия общей концепции и элементов системы  с магнитным подвешиванием требованиям энергосбережения и экологической безопасности.
  • Оптимизация технологий изготовления, как отдельных элементов системы магнитного подвешивания, так и системы в целом.
  • Проверка разработанных алгоритмов управления ЭМП.
  • Отладка макета подсистемы слежения и управления в статическом режиме и при изменении весовой нагрузки.
  • Отладка подсистемы диагностики и контроля системы левитации.

Основные исходные параметры:

  • левитационный зазор – 5 мм,
  • размер по осям ферромагнитных направляющих 500 мм,
  • размеры направляющих 25х50 мм,
  • собственный вес левитирующего модуля не более 100 кг,
  • суммарная нагрузка на систему левитации не менее 300 кг.

При разработке конструкции макетов ЭМП были выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния несущей рамы левитирующего модуля и путевой структуры для различных условий работы и положений полезного груза (комплекс программ ANSYS). Разработана 3-х мерная конечно-элементная модель рамы макета. Выполнен анализ механических напряжений и деформаций, в частности, определены перемещения посадочных площадок несущей рамы для элементов магнитной системы.

На разработанных и изготовленных АО «НИИЭФА» натурных макетах различного масштаба:

  • отработаны конструкторские решения и верифицированы вычислительные модели.
  • проверены алгоритмы управления током питания ЭМ;
  • отлажен макет подсистемы слежения и управления ЭМ в статическом режиме и при изменении весовой нагрузки на подвес;
  • проведен анализ изменения силы притяжение блока ПМ к ферромагнитной направляющей в зависимости от зазора между ними;
  • исследована левитация элементов магнитной системы, содержащей одновременно управляемые ЭМ и ПМ.

Планируется:

  • изучение устойчивости системы магнитного подвешивания макета при движении с малыми скоростями;
  • оценка параметров системы стабилизации;
  • исследование левитации макетов ЭМ и СП магнитов (ВТСП 2), а также совместной левитации ЭМ, ПМ и СП магнитов.

V. M. Amoskov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Author for correspondence.
Email: avm@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

D. N. Arslanova

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: arslanova@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

A. M. Bazarov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: bazarov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

V. A. Belyakov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”; Saint Petersburg State University

Email: belyakov@niiefa.spb.su

Russian Federation

E. V. Bystrenina

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: bystrenina@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

V. N. Vasiliev

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: vasilievvn@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

A. A. Kavin

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: kavina@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

M. V. Kaparkova

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: sytch@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

V. A. Korotkov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: korotkov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

V. D. Kuzmenkov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: kuzmenkov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

V. P. Kukhtin

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: kukhtin@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

A. N. Labusov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: Labusov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

E. A. Lamzin

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: elamzin@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

A. A. Lantzetov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: lancetov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

V. A. Lantzetov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: firsov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

M. S. Larionov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: larionov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

M. V. Manzuk

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: manzuk@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

A. V. Mizintzev

NIIEFA-ENERGO Ltd

Email: info@nfenergo.ru

Russian Federation

V. M. Mikhailov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: mikhailov_valery@list.ru

Russian Federation

A. N. Nezhentzev

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: nezhentsev@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

I. Yu. Rodin

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: rodin@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

S. E. Sytchevsky

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”; Saint Petersburg State University

Email: sytch@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

A. A. Firsov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: firsov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

M. V. Khokhlov

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: hohlov@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

N. A. Shatil

Joint Stock Company “D. V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”

Email: shatiln@sintez.niiefa.spb.su

Russian Federation

Views

Abstract - 176

PDF (Russian) - 124

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2016 Amoskov V.M., Arslanova D.N., Bazarov A.M., Belyakov V.A., Bystrenina E.V., Vasiliev V.N., Kavin A.A., Kaparkova M.V., Korotkov V.A., Kuzmenkov V.D., Kukhtin V.P., Labusov A.N., Lamzin E.A., Lantzetov A.A., Lantzetov V.A., Larionov M.S., Manzuk M.V., Mizintzev A.V., Mikhailov V.M., Nezhentzev A.N., Rodin I.Y., Sytchevsky S.E., Firsov A.A., Khokhlov M.V., Shatil N.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.