МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ. Поиск и устранение источника электромагнитных помех радиосвязи на новых типах локомотивов с использованием ШИМ. ООО «Экспертный центр по сертификации и лицензированию» ЗАО «СВЕЧЭЛ»

Назначение и цели работы ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ" 2 Разработка методов и технических средств, направленных на снижение уровня электромагнитных помех электровоза ЭП20 на частотах технологической радиосвязи ОАО «РЖД» 2,13МГц и 160МГц до уровня требований ГОСТ Включает этапы. Комплексное обследование электровоза ЭП20 с целью отработки методики снятия характеристик электромагнитных полей (локализации источников электромагнитных помех) в условиях сильных возмущений в определенном частотном спектре и выработка рекомендаций по их снижению до стандартных величин; Разработка вариантов технических средств и технологии защиты узлов, цепей, агрегатов электровоза ЭП20 путем пассивной и активной фильтрации с целью удаления специфических точек образования стоячих волн электромагнитных полей. С целью обеспечить: - электромагнитную совместимость электрооборудования с устройствами железнодорожной автоматики и телемеханики, железнодорожной электросвязи инфраструктуры железнодорожного транспорта; - электромагнитную совместимость электрооборудования в части обеспечения безопасности работы приборов и оборудования; - санитарно-эпидемиологическую и экологическую безопасность локомотивных бригад и обслуживающего персонала.

Метод исследования. Предлагаемый метод поиска и разделения источников электромагнитных помех (ЭМ- помех) в условиях плотной компоновки локомотива строится на базовых понятиях классической и квантовой физики в отношении векторного потенциала, его взаимосвязи с электромагнитным полем. Векторный потенциал и его направление в единицу времени в обозначенной точке пространства выражают результирующее значение участвующих в данном пространстве и в данный отрезок времени электромагнитных полей (ЭМ-полей), их величину. Метод исследования применительно к локомотиву состоит в измерении векторного потенциала (как в абсолютном выражении так и в направлении распространения) в каждой усреднённой конкретной точке обследуемого пространства с последующей компьютерной обработкой для построения мгновенной карты ЭМ-полей и вычисления источников ЭМ-помех с привязкой к геометрии локомотива. ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ" 3

Используемое оборудование. На рис.1 показана блок-схема измерительной системы (оборудование представлено на 1 канал измерений). 1. Комплексная 26-полюсная головка измерения величины и направления векторного потенциала (в условиях сильных ЭМ-полей) и фиксирования изменения состояния равновесия системы при возбуждении поперечным гиперзвуком. 2. Система преобразования 28 каналов измерений в цифровой сигнал х координатная система позиционирования измерительной головки. 4. Генератор поперечного гиперзвука для создания локального возмущения в измерительной головке на исследуемой частоте радиосвязи. 5. Система синхронизации с режимами движения локомотива для правильного анализа в дальнейшем, обработки и хранения результатов измерения данных. 6. Система управления движением и позиционированием измерительной головки. Для объёмного сканирования локомотива необходимо три системы, работающие параллельно. Размещение систем – две на внешних сторонах локомотива и одна внутри (рис. 2). 4 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Блок-схема системы измерений векторного потенциала 5 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Размещение измерительной системы на локомотиве Размеры измерительной системы не могут быть более 4 м по длине (технологическое ограничение). Поэтому, измерения проводятся в несколько этапов с переносом оборудования, для покрытия всего объёма локомотива. Процесс измерения автоматизирован и происходит без участия человека по заложенной программе. Время измерения не более 1 часа на каждый режим движения. Тестирование системы производится при выключенных электрических системах локомотива под линией питания локомотива (снятие фоновых характеристик). 6 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Преимущества предлагаемой системы измерения. Есть возможность получения распределения ЭМ-полей в динамике и объёме всего локомотива в любых режимах работы. По результатам анализа результатов измерений возможно получить полную и достоверную характеристику источников ЭМ-помех радиосвязи с локализацией до 200 мм в объёме локомотива. По результатам работ выработать решение о возможности минимизирования расходов на технологическое решение снижения ЭМ-помех радиосвязи и других ЭМ-помех. Возможные пути технических решений для уменьшения влияния выявленных источников ЭМ-полей на помехи радиосвязи: Пассивные меры: анализ и устранение проблем локомотива на уровне материаловедения (контактные явления); перекладка сильноточных кабелей с целью устранения локального источника помех; изменение подхода к расчёту длин кабелей как оптимального по длине. Активные меры Создание систем локальной (над источником ЭМ-помех) активной фильтрации ЭМ-полей с помощью поперечного гиперзвука. 7 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Метод активной фильтрации. Данный метод заключается в создании над источником ЭМ-помех экрана из особого материала, системы автоматического сканирования векторного потенциала перед экраном и синхронизированное с ним управление генератором поперечного гиперзвука для локального специфического возмущения материала экрана, которое создаёт за счёт стремления системы к равновесию на границе раздела сред запрет на распространение ЭМ–поля за экраном. Возможности создания экрана на сегодня ограничены технологическими размерами материала 500х500х500 мм. Методом активной фильтрации закрывается направление распространения ЭМ-помех от источника к интересующей точке пространства. Для полного закрытия всех направлений распространения ЭМ-помех необходимо максимально объёмное закрытие со всех сторон данным экраном источника помех. Примеры размещения активной фильтрации изображены на рис.3. 8 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Примеры использования активной фильтрации 9 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Выводы Система измерений с использованием векторного потенциала в условиях сильных возмущений ЭМ-полей позволяет провести полный и достоверный анализ локомотива на ЭМ-помехи для радиосвязи и распределение источников ЭМ-помех в объёме локомотива для их локализации. Система активной фильтрации в состоянии локально решить проблему ЭМС при определении источника ЭМ-помех. В дальнейшем при серийном выпуске локомотивов, использующих ШИМ, необходимо предусмотреть при проведении ходовых испытаний каждого локомотива проверку на ЭМС с использованием системы измерений векторного потенциала для проверки качества монтажа электрических систем локомотива и отсутствие технологических нарушений, брака. 10 ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ"

Контакты ООО «Экспертный центр» ЗАО "СВЕЧЭЛ" 11 ООО «Экспертный центр» Генеральный директор Колпаков Владимир Александрович тел./факс (499) , Россия, г. Москва, Спартаковская площадь, д.14, стр.1, офис 200 www. ecsl.ru ЗАО «СВЕЧЭЛ» Генеральный директор Василив Сергей Михайлович тел./факс (495) , г. Москва, ул. Бойцовая, д. 22, стр. 3