Arskama.ru

Автомобильный журнал
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики тягового двигателя электропоезда

Электропоезд постоянного тока ЭП2Д

Модель 62-377
Чертеж 377.00.00.001 (377.00.00.000 – малой составности)

Электропоезд предназначен для эксплуатации на электрифицированных участках железных дорог колеи 1520 мм при номинальном напряжении контактной сети 3000 В постоянного тока для обеспечения пригородных перевозок пассажиров с максимальной эксплуатационной скоростью 120 км/ч.

В электропоездах малой составности впервые используется головной моторный вагон, позволяющий создавать поезда из 2-3 вагонов для участков железных дорог с низкими пассажиропотоками.

Конструкция ЭП2Д соответствует требованиям Технического регламента таможенного союза «О безопасности железнодорожного подвижного состава» ТР ТС 001/2011.

Отличительные особенности:

  • Стеклопластиковая кабина аэродинамической формы, конструкция которой (без подножек и поручней, со съемной лестницей) позволяет исключить случаи несанкционированного подъема и проезда посторонних лиц на выступающих частях головных вагонов
  • Аварийная крэш-система вагонов
  • Гладкие боковины кузовов, салонные окна без выступающего наружу резинового уплотнения, отсутствие воздуховодов на крыше
  • Энергосберегающий комплект электрооборудования
  • Статический преобразователь собственных нужд ПСН-110
  • Асимметричные токоприемники
  • Система обеспечения микроклимата с применением системы кондиционирования и обеззараживания воздуха
  • Герметизированные межвагонные переходы
  • Прислонно-сдвижные герметизированные двери с выходом на высокие и низкие платформы и возможностью аварийного открывания изнутри и снаружи
  • Межвагонные беззазорные сцепные устройства, обеспечивающие лучшую плавность хода и низкий уровень шума электропоезда
  • Система видеонаблюдения в салонах и тамбурах
  • Удобные диваны и багажные полки новой конструкции
  • Современные двухстрочные информационные табло
  • Новый механизм внутренних раздвижных дверей (двери легко открываются одной рукой и не хлопают при закрытии)
  • Применение энергосберегающих технологий в освещении: светодиодная световая линия в салонах; светодиодный прожектор; светодиодные сигнальные огни и буферные фонари; светодиодные огни контроля посадки-высадки пассажиров; светодиодные светильники в тамбурах
  • Условия для проезда пассажиров-инвалидов в головном немоторном вагоне: подъемник для посадки-высадки с низких платформ; оборудованные ремнями безопасности места для безопасного крепления инвалидов в колясках; увеличенные туалетные комнаты со специальными поручнями; устройства связи с машинистом

Электропоезд ЭТ2М, ЭР2Т, ЭТ2 | Тяговые двигатели

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

Тяговые двигатели электропоезда служат для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для вращения колесных пар моторного вагона.

На электропоезда серии ЭТ2М устанавливают тяговые двигатели ТЭД-2У1, на электропоездах остальных серий могут быть установлены тяговые двигатели 1ДТ-003.3У1, 1ДТ-003.4У1, 1ДТ-003.5У1, 1ДТ-003.6У1, 1ДТ-0037У1 и 1ДТ-003.8У1. Принцип работы и устройство всех модификаций тяговых двигателей одинаковые, отличие в классе применяемой изоляции и размерах щеткодержателей.

Технические характеристики тягового двигателя 1ДТ-003.5У1, .6У1, .7У1

Номинальное напряжение, В. 750

Минимальная степень возбуждения, %. 20

Мощность, кВт. 235

Сила тока, А. 345

Частота вращения, мин 1 . 1250

Марка щеток . ЭГ-2А

Высота щетки, мм:

Величина усилия нажатия на щетку, Н (кгс). 22,5 — 24,0 (2,2 — 2,4)

Количество щеток . 8

1 — вентилятор: 2 — задний подшипниковый щит; 3 — задняя крышка подшипника; 4 — подшипник; 5 — вал якоря; 6 — трубка смазки подшипника; 7 — вентиляционная решетка; 8 — остов (станина); 9 — якорь; 10 — кронштейн щеткодержателя; 11 — щеткодержатель; 12 — передняя крышка подшипника; 13 — передний подшипниковый щит; 14 — катушка главного полюса; 15 — сердечник главного полюса; 16 — сердечник дополнительного полюса; 17 — катушка дополнительного полюса

I — обмоткодержатель с вентилятором; 2 — втулка якоря; 3 — вал; 4 — бандаж; 5 — коллектор; 6 — нажимной конус коллектора: 7 — изоляционные манжеты; 8 — пластина коллектора; 9 — втулка коллектора; 10 — клин; 11 — обмотка якоря; 12 — сердечник якоря

Во время работы двигателя в режиме тяги его обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, а при электрическом торможении создается независимое возбуждение от специального статического возбудителя.

Основными частями тягового двигателя являются станина 8 (рис. 3.1) и якорь 9.

Станина имеет кронштейны для закрепления двигателя на тележке вагона и люки для входа и выхода охлаждающего воздуха, а также для осмотра и профилактики щеточно-коллекторного узла. В станине установлены главные полюсы 15 для создания основного магнитного потока и дополнительные полюсы 16 для создания магнитного поля в коммутационной зоне с целью улучшения коммутации тягового двигателя. Сердечники 15 главных полюсов собраны из фасонных листов, отштампованных из электротехнической стали, катушки 14 полюсов двухслойные, с обмотками из медной ленты. Сердечники 16 дополнительных полюсов отлиты из стали с последующей механической обработкой, а обмотки 17 катушек выполнены из медной проволоки и установлены на специальных планках. Изоляцией катушек главных и дополнительных полюсов служат стеклослюдинито-вая лента и стеклолента. Катушки в сборе с полюсами пропитаны эпоксидным компаундом и образуют монолит-

ную конструкцию. Устанавливают дополнительные полюсы в нейтральных плоскостях между главными полюсами.

Все основные детали якоря собраны на втулке 2 (рис. 3.2), напрессованной на вал 3. Благодаря этому в случае необходимости можно заменить вал без нарушения целостности других элементов якоря. Сердечник 12 якоря набран из лакированных листов электротехнической стали, спрессованных между обмоткодержателем 1 и втулкой 9 коллектора. Обмоткодержатель 1 отлит из стали совместно с крыльчаткой вентилятора. Катушка 11 якоря состоит из семи одновитковых секций. Катушки и уравнители изолированы стеклослюди-нитовой и стеклянной лентами. В пазовой части якоря обмотка удерживается клиньями 10, в лобовых частях — бандажом 4 из стеклобандажной ленты. Коллектор 5 имеет арочную конструкцию. Нажимной конус 6 армирован стеклобандажной лентой для создания необходимой изолирующей поверхности между токоведущими и заземленными частями. Изоляционные манжеты 7 выполнены из стеклослюдопласта. Якорь 9 (см. рис. 3.1) вращается в роликовых подшипниках 4, наружные кольца которых запрессованы в отлитые из стали подшипниковые щиты 2 и 13. Эти щиты монтируют в горловину станины 8 при сборке двигателя. Для добавления смазки в подшипники служат масло-

подводящие трубки 6 в крышках 3 и 12 подшипников. Щеткодержатели 11 изготовлены из латуни. Регулируют усилие нажатия пружины на щетку поворотом регулировочного винта нажимного устройства. Кронштейны 10 щеткодержателя выполнены из пластмассы, армированной в резьбовой и контактной частях кронштейнов металлическими деталями. Кабели для подключения электродвигателя изготовлены из многожильного провода с резиновой изоляцией, снаружи двигателя они защищены рукавами. Маркировка проводов выполнена на станине и наконечниках следующим образом: Я1 и Я2 — соответственно начало и конец обмоток якоря и дополнительных полюсов; С1 и С2 — начало и конец обмотки возбуждения.

Ненормальными условиями эксплуатации являются перегрузка двигателей по току, допущение буксования колесных пар и юза при электродинамическом торможении, неправильное применение рекуперативного и реостатного торможения. Во всех этих случаях, а также при несвоевременной подготовке к работе в зимних условиях возможно повреждение тяговых двигателей.

3. Тяговые электрические двигатели, их особенности и конструкция

Какому двигателю отдать предпочтение?

В настоящее время наибольшее распространение получили электрические двигатели двух видов: переменного тока — трехфазные асинхронные и постоянного тока — коллекторные с различными способами возбуждения. Какой же из них лучше использовать на электровозе?

Двигатели, которые могут быть использованы как тяговые, должны удовлетворять, как минимум, двум требованиям. Прежде всего необходимо иметь возможность регулировать в широких пределах их частоту вращения, а следовательно, и скорость движения поезда. Это позволяет машинисту устанавливать ту или иную скорость в зависимости от состояния пути, указаний путевых сигналов, временных ограничений скорости и других причин. Кроме того, необходимо также иметь возможность регулировать в широком диапазоне силу тяги (вращающий момент). Так, двигатели электровоза должны обеспечивать значительную силу тяги во время трогания поезда, его разгона, при преодолении крутых подъемов и т. п. и снижать ее в более легких условиях движения.

Читать еще:  Характеристики двигателей bmw f30

С точки зрения организации движения, казалось бы, желательно, чтобы поезда независимо от изменения сопротивления движению перемещались с постоянной скоростью или эта скорость снижалась бы незначительно. В этом случае зависимость между силой тяги F и скоростью движения υ представляла бы в прямоугольных осях координат вертикальную прямую линию 1, параллельную оси F, или слегка наклонную линию 2 (рис. 12, а). Зависимость между силой тяги, развиваемой двигателями локомотива, и скоростью его движения в науке о тяге поезда называют тяговой характеристикой и представляют ее графически, как показано на рис. 12, или в виде таблиц.


Рис. 12. Жесткая (а) и мягкая (б) тяговые характеристики

Изображенные на рис. 12, а тяговые характеристики являются жесткими. В случае жесткой характеристики мощность, потребляемая двигателями, например на крутых подъемах, возрастает пропорционально увеличению силы тяги (произведение υ1F1 значительно меньше υ2F2, рис. 12, а). Резкое увеличение потребляемой мощности приводит к необходимости повышения мощности — как самих двигателей, так и тяговых подстанций, увеличения сечения контактной подвески, что связано с затратами денежных средств и дефицитных материалов. Избежать этого можно, обеспечив характеристику двигателя, при которой с увеличением сопротивления движению поезда автоматически снижалась бы его скорость, т. е. так называемую мягкую характеристику (рис. 12, б). Она имеет вид кривой, называемой гиперболой. Двигатель с такой тяговой характеристикой работал бы при неизменной мощности (υ1F1 = υ2F2). Однако при движении тяжелых составов на крутых подъемах, когда необходима большая сила тяги, поезда перемещались бы с очень низкой скоростью, тем самым резко ограничивая пропускную способность участка железной дороги. Примерно такой характеристикой обладают тепловозы, так как мощность их тяговых двигателей ограничена мощностью дизеля. Это относится и к паровой тяге, при которой мощность ограничивается производительностью котла.

Мощность, развиваемая тяговыми двигателями электровоза, практически не ограничена мощностью источника энергии. Ведь электровоз черпает энергию через контактную сеть и тяговые подстанции от энергосистем, обычно обладающих мощностями, несоизмеримо большими мощности электровозов. Поэтому при создании тяговых двигателей электровозов стремятся получить характеристику, показанную на рис. 12, б штриховой линией. Электровоз, оборудованный двигателями с такой характеристикой, может развивать значительную силу тяги при сравнительно высокой скорости. Конечно, мощность, потребляемая тяговыми двигателями в условиях высоких скоростей, повышается (υ2‘F2 несколько больше υ2F2, но это не приводит к резким перегрузкам питающей системы.

Трехфазные асинхронные двигатели самые распространенные. Достоинства их трудно переоценить: простота устройства и обслуживания, высокая надежность, низкая стоимость, несложный пуск. Но, как известно, частота вращения асинхронного двигателя почти постоянна, не зависит от нагрузки; она определяется частотой подводимого тока и числом пар полюсов двигателя. Поэтому регулировать частоту вращения таких двигателей, а следовательно, и скорость движения поездов можно только изменением частоты питающего тока и числа пар полюсов, что трудно осуществить. Кроме того, как уже отмечалось выше, для питания таких двигателей требуется устраивать сложную контактную сеть. Поэтому асинхронные двигатели до недавнего времени почти не применяли на электровозах.

Благодаря развитию полупроводниковой техники оказалось возможным создать преобразователи однофазного переменного тока в переменный трехфазный и регулировать их частоту. Это позволило построить электровозы, на которых в качестве тяговых используются трехфазные асинхронные двигатели. Подробнее о таких электровозах будет рассказано ниже. Отметим, что абсолютно жесткой характеристикой (см. рис. 12, а) обладает синхронный двигатель.

Посмотрим, в какой степени отвечают требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям, электрические машины постоянного тока. Напомним, что эти машины — генераторы и двигатели — различаются по способу их возбуждения.

Обмотки возбуждения могут быть включены параллельно обмотке якоря (рис. 13, а) и последовательно с ней (рис. 13, б). Соответственно такие двигатели называют двигателями с параллельным возбуждением (устаревшее название — шунтовые) и последовательным (сериесные). Используют также двигатели, у которых имеются две обмотки возбуждения — параллельная и последовательная, т. е. смешанное возбуждение. Их так и называют: двигатели смешанного возбуждения. Если обмотки включены согласно, т. е. создаваемые ими магнитные потоки складываются (рис. 13, в), то такие двигатели называют двигателями согласного возбуждения (компаундные); если потоки вычитаются, то имеем двигатели встречного возбуждения (противокомпаундные). Применяют и независимое возбуждение: обмотка возбуждения питается от постороннего источника энергии (рис. 13, г).


Рис. 13. Схемы, поясняющие способы возбуждения двигателей постоянного тока

Чтобы оценить возможности регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, напомним, что при вращении в магнитном поле проводников обмотки якоря двигателя в них индуктируется электродвижущая сила (э. д. с). Направление э. д. с. определяют, пользуясь известным правилом правой руки. Ток, проходящий по проводникам якоря от источника энергии, направлен навстречу индуктируемой э. д. с., и поэтому ее применительно к двигателям называют иногда противо- э. д. с. Следовательно, напряжение U, приложенное к якорю двигателя, в любое мгновение должно быть больше индуктируемой в его обмотке суммарной э. д. с. Е. На основании закона равновесия электродвижущих сил можно написать:

где I — ток якоря; r — сопротивление обмотки якоря.

Значение э. д. с. Е пропорционально значениям магнитного потока и скорости, с которой проводники пересекают магнитные силовые линии, т. е.

где с — коэффициент, учитывающий параметры двигателя (его размеры, число пар полюсов, число проводников обмотки якоря и т. п.) и размерности величин, входящих в формулу; Ф — магнитный поток; n — частота вращения якоря двигателя.

Формула (2) определяет зависимость между частотой вращения и током якоря при постоянном значении приложенного напряжения. Сопротивление обмотки якоря невелико и составляет обычно несколько сотых долей ома. Поэтому без ощутимой ошибки можно считать, что n ≈ U: (сФ). Следовательно, частоту вращения двигателей постоянного тока можно регулировать, изменяя подводимое к ним напряжение (прямая пропорциональность) или магнитный поток возбуждения (обратная пропорциональность). Оба способа регулирования частоты вращения применяются на электровозах.

Установим, как зависит вращающий момент от тока якоря. Если подключить проводники обмотки якоря двигателя к электрической сети, то проходящий по ним ток, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создаст силы, действующие на каждый проводник с током. В результате совместного действия этих сил создается вращающий момент М, пропорциональный току якоря и магнитному потоку полюсов Ф, т. е.

где см — коэффициент, который учитывает размерность величин, входящих в формулу, число проводников обмотки якоря и другие параметры двигателя.

Из формулы (3) видно, что вращающий момент не зависит от подведенного напряжения.

Чтобы построить тяговую характеристику двигателя постоянного тока, необходимо установить, как изменяются частота вращения n и момент М в зависимости от тока при разных способах возбуждения двигателей. С увеличением нагрузки двигателей, например в случае преодоления подъема при неизменном напряжении U, будет возрастать и ток якоря, так как, чтобы преодолеть дополнительную нагрузку, двигатель должен развивать большую силу тяги, а следовательно, и мощность (как известно, Р = UI).

Читать еще:  Чем меряют компрессию дизельного двигателя

Для двигателей с параллельным возбуждением можно считать, что ток возбуждения не изменяется с изменением нагрузки. Следовательно, не изменяется и магнитный поток * . Так как сопротивление r обмотки, как уже отмечалось, невелико, то в соответствии с формулой (1) будет незначительно, возрастать произведение Ir при постоянных U и Ф. Это значит, что частота вращения двигателя с параллельным возбуждением при увеличении нагрузки несколько уменьшается (рис. 14, а), а вращающий момент возрастает пропорционально увеличению тока, что графически изображается прямой линией, проходящей через начало координат.

* ( В действительности магнитный поток немного уменьшается вследствие размагничивающего действия реакции якоря.)


Рис. 14. Электромеханические характеристики двигателей с параллельным (а) и последовательным (б) возбуждением

Примерно такие же характеристики будут иметь двигатели с независимым возбуждением, если не изменяется ток возбуждения.

Рассмотрим те же характеристики для двигателя с последовательным возбуждением (см. рис. 13, б). У такого двигателя магнитный поток зависит от нагрузки, так как по обмотке возбуждения проходит ток якоря. Частота вращения якоря, как видно из формулы (2), обратно пропорциональна потоку и при увеличении тока якоря I, а значит, и магнитного потока Ф резко уменьшается (рис. 14, б). Вращающий момент двигателя, наоборот, резко возрастает, так как одновременно увеличиваются ток якоря и зависящий от него магнитный поток возбуждения.

В случае небольших нагрузок магнитный поток возрастает пропорционально току, а вращающий момент, как это следует из формулы (3), пропорционально квадрату тока якоря. Если нагрузка увеличится значительно, ток двигателя возрастет до такой степени, что наступит насыщение его магнитной системы. Это приведет к тому, что частота вращения двигателя будет снижаться уже в меньшей степени. Но тогда начнет более интенсивно возрастать ток, а значит, и потребляемая из сети мощность. При этом скорость движения поезда несколько стабилизируется.

Зависимость частоты вращения n, а также зависимость вращающего момента М от тока якоря I и коэффициента полезного действия η называют электромеханическими характеристиками на валу тягового двигателя при неизменном напряжении U, подводимом к тяговому двигателю.

По электромеханическим характеристикам двигателя можно построить его тяговую характеристику. Для этого берут ряд значений тока и определяют по характеристикам соответствующие им частоту вращения и вращающий момент двигателя. По частоте вращения несложно подсчитать скорость движения поезда, так как известны передаточное число редуктора и диаметр круга катания колесной пары. Зная вращающий момент, подсчитывают силу тяги, развиваемую одной, а затем и всеми колесными парами электровоза. По полученным данным строят тяговую характеристику. Но и без этого построения очевидно, что двигатель с последовательным возбуждением имеет мягкую характеристику. Поэтому на электрических железных дорогах в качестве тяговых в подавляющем большинстве случаев используют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением.

Тяговые двигатели последовательного возбуждения имеют и другие преимущества по сравнению с двигателями параллельного возбуждения. Так, при постройке тяговых двигателей устанавливают допуски на точность изготовления, на химический состав материалов для двигателей и т. п. Создать двигатели с абсолютно одинаковыми характеристиками практически невозможно. Вследствие различия характеристик тяговые двигатели, установленные на одном электровозе, при работе воспринимают неравные нагрузки. Более равномерно нагрузки распределяются между тяговыми двигателями последовательного возбуждения, из-за того что они имеют мягкую тяговую характеристику.

Таким образом, мы отметили ряд преимуществ, обеспечиваемых мягкой характеристикой двигателя последовательного возбуждения. С еще одним важным преимуществом такой характеристики мы познакомимся при описании пуска тяговых двигателей. Как видим, двигатели последовательного возбуждения обладают множеством положительных свойств. Но они имеют и весьма существенный недостаток — электровозы с двигателями последовательного возбуждения склонны к боксованию, иногда переходящему в разносное. Этот недостаток особенно резко проявился после того, когда масса поезда стала ограничиваться не мощностью тяговых двигателей, а расчетным коэффициентом сцепления. Жесткая характеристика в значительно большей мере способствует прекращению боксования, так как в этом случае сила тяги резко снижается даже при небольшом скольжении и имеется больше шансов на восстановление сцепления. К недостаткам тяговых двигателей последовательного возбуждения относится также то, что эти двигатели не могут автоматически переходить в режим электрического торможения.

Импульсное регулирование электродвигателей постоянного тока электропоездов в режимах тяги и электрического торможения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Ко Ко Хтет

  • Специальность ВАК РФ 05.09.03
  • Количество страниц 145
  • Скачать автореферат
  • Читать автореферат

Оглавление диссертации кандидат наук Ко Ко Хтет

Глава 1. Аналитический обзор по тяговым электроприводам постоянного тока с импульсным регулированием и постановка задачи

1. 1. Сферы применения импульсного регулирования в тяговых электроприводах постоянного тока

1. 2. Аналитический обзор по электропоездам с импульсным регулированием

1. 3. Реализация электрического торможения при импульсном регулировании

1. 4. Использование избыточной энергии рекуперации в пригородном сообщении

1. 5. Цель исследования и постановка задачи

Глава 2. Модель тягового электродвигателя для расчета систем импульсного регулирования

2. 1. Аппроксимация нелинейностей тягового двигателя для выполнения расчетов систем импульсного регулирования

2. 2. Обобщенная модель тягового электродвигателя постоянного тока

2. 3. Эквивалентная схема замещения тягового электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения для расчета электромагнитных процессов при импульсном регулировании

Глава 3. Развитие систем импульсного peí улирования электродвигателей постоянного тока

3. 1. Регулировочные возможности коллекторных электродвигателей постоянного тока и развитие систем импульсного регулирования

3. 2. Обоснование структуры импульсного преобразователя электроэнергии в системе тягового электропривода (тяговый режим)

3. 3. Рекуперативное торможение

3. 4. Реостатное торможение

3. 5. Особенности тяговых электроприводов с накопителями электроприводов с накопителями электроэнергии (НЭ)

3. 6. Характеристики тягового электропривода при импульсном управлении

Глава 4. Математическая модель для расчета квазистационарных процессов импульсного регулирования

4. 1. Двухзонное регулирование тяговых электродвигателей постоянного тока последовательного возбуждения

4. 2. Математическая модель для расчета процесса импульсного регулирования тяговых электродвигателей в зоне 1

4. 3. Модель квазистационарного режима при импульсном регулировании процесса ослабления возбуждения (зона 2)

4. 4. Усовершенствование системы импульсного регулирования возбуждения с целью снижения пульсаций тока

Глава 5. Автоматизация тяговых электроприводов с импульсным регулированием и рекомендации по прак! ическому использованию

5. 1 .Обобщенная структура комплексной автоматизации

5. 2. Пример реализации двухконтурной с истемы автоматического регулирования электропоезда с импульсным преобразователем

5. 3. Устойчивость рекуперативного торможения в тяговом электроприводе с импульсным регулированием

» i • f Ч по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Повышение энергетической эффективности электропоездов постоянного тока 2011 год, кандидат технических наук Васильев, Виталий Алексеевич
Повышение энергетической эффективности электрического подвижного состава 2018 год, доктор наук Евстафьев Андрей Михайлович
Повышение эффективности систем рекуперативного торможения электропоездов постоянного тока пригородного сообщения 2003 год, кандидат технических наук Семенов, Илья Витальевич
Система импульсного регулирования электрического торможения электропоездов 1983 год, кандидат технических наук Вирсайтис, Ивар Фрицевич
Совершенствование электрооборудования электропоездов пригородного сообщения 1999 год, кандидат технических наук в форме науч. докл. Гут, Владимир Абрамович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Импульсное регулирование электродвигателей постоянного тока электропоездов в режимах тяги и электрического торможения»

Основная сфера применения мотор-вагонной электрической тяги постоянного тока — это пригородные сообщения на базе электропоездов, состоящих из моторных и прицепных вагонов, метро и наземный городской транспорт (трамвай, троллейбус, в перспективе электромобили). Эта сфера характеризуется сравнительно низким напряжением питания тяговых двигателей от контактной сети (3 или 1,5 кИ на железной дороге, 600-850 В на метро и наземном транспорте). Соответственно применяют тяговый электропривод (ТЭП) с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения. Привод в традиционном исполнении обычно регулируется пусковым реостатом в сочетании с переключением группировок двигателей. Обычно предусматривают также реостатное торможение, а часто и рекуперативно-реостатное торможение. Однако, реостатно-контакторное регулирование функционально плохо соответствует требованиям частых пусков и остановок транспортного привода. Значительны потери энергии в реостате, весьма существенен износ контакторных групп.

Читать еще:  Lancer x двигатель хороший

Известно и применяется бесконтактное регулирование тяговых электроприводов на базе импульсных преобразователей, которые могут быть выполнены на силовых тиристорах или на транзисторах, например типа ЮВТ. При этом обеспечивается плавное, бесконтактное регулирование ТЭП, исключаются реостатные потери (экономия электроэнергии 10-16%), существенно упрощается процесс регулирования ТЭП за счет исключения ступенчатого регулирования снижается износ механической части поезда.

Схемы импульсного регулирования практически хорошо отработаны и надежны в эксплуатации, но теоретическая часть задачи перехода на импульсное регулирование требует обобщенного решения, в частности в связи с применением новой элементной базы (транзисторы ЮВТ)[6].

Актуальность проблемы связана с массовостью систем пассажирского электротранспорта, необходимостью обеспечения его энергоэкономичности, надежности ТЭП и соответственно безопасностью перевозок пассажиров. Переход от ступенчатого контакторного реостатного регулирования к плавному бесконтактному существенно расширяет возможности автоматизации процесса ведения пое ада. Плавное регулирование существенно снижает шум ТЭП и способствует снижению износа сцепных устройств, колесно-моторного блока и пути.

Мотор-вагонные поезда с тяговыми двигателями постоянного тока являются наиболее выгодным вариантом пригородного и внутригородского транспорта при пассажиропотоке 8-12 тыс. пассажиров в час. По сравнению с поездами, имеющими асинхронные тяговые приводы, электрооборудование предлагаемого поезда с двигателями постоянного тока и импульсным регулированием является более дешевым и простым в обслуживании, требует в системе техобслуживания менее квалифицированного персонала.

Такие поезда наиболее пригодны для городов Юго-Восточной Азии, где требуется надежный и дешевый городской транспорт. Наземный рельсовый транспорт требует минимум уличной площади и создает минимум помех движению других видов транспорта и пешеходов. Еще более существенные преимущества имеют метрополитен и подземный трамвай.

Поэтому практические выводы по данной диссертации могут быть использованы на этапе проектирования систем городского рельсового транспорта, в том числе наземного метро облегченного типа и скоростного трамвая, но они требуют более высоких капитальных и эксплуатационных расходов.

Научная новизна работы заключается в разработке теоретической модели и универсального метода расчета систем широтно-импульсного регулирования тяговых электроприводов постоянного тока. Метод учитывает

Л-, о . пЧуХ^Л^Ч-‘ 1 .'(ОМ1

реальные параметры тягового электродвигателя с нелинейностями и вихревыми токами. По единой методике рассмотрены все три возможных рабочих режима: тяга, рекуперативное и реостатное торможение. Универсальные расчетные формулы сведены в общую таблицу. Универсальность решения обеспечивается введением допущения о линейности изменения тока двигателя в функции времени в течение характерных интервалов периода импульсного регулирования. Это допущение обосновано профессором Феоктистовым В. П. совместно с к. т. н. Чаусовым О. Г. при разработке первых импульсных преобразователей.

Цель диссертационной работы заключается в обобщении известных методов расчета импульсных электромеханических систем и формулировании на этой основе унифицированного метода для анализа квазистационарных процессов в электрод [еханической системе тягового электропривода с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения.

Методы исследования базируются на алгебраизации обыкновенных дифференциальных уравнений, что позволяет свести их к системе линейных алгебраических уравнений и получить в явном вида аналитические выражения для регулировочных и пульсационных характеристик. Такие характеристики получены для зоны регулирования силовой части тягового привода при полном возбуждении двигателей (/? = 1) и для зоны ослабления возбуждения (/? 1 * ( 11 1 * ‘ ‘

Рисунок. 1.3. Варианты выполнения силовых цепей электропоездов с импульсными преобразователями

Благодаря указанным работам ученых обеспечены модернизация поезда ЭР2И, выпуск электрооборудования для опытной партии электропоездов ЭР12 и ЭРЗО. Ведутся работы по выпуску электропоездов ЭД4, ЭД4М и ЭД6 на Демиховском машиностроительном заводе. Серийные электропоезда ЭР2 проходят капитальный ремонт с продлением срока службы (КРП) модернизируются в электропоезда ЭМ2И.

Уровень разработки электроподвижного состава постоянного тока с импульсными преобразователями за рубежом для железных дорог и метро может быть оценен как переход от опытных партий к серийному производству. Сюда можно отнести поезда напряжением 750 В Берлинской городской ж. д. и др. Они находятся в эксплуатации более 20 лет.

Достигнутый уровень электроподвижного состава с импульсными преобразователями может быть в целом оценен как создание систем регулирования, которые по показателям надежности, энергоэкономичности и критерию электромагнитной совместимости удовлетворяют комплексу требований современной эксплуатационной практики. Именно на решение указанной задачи были направлены основные теоретические и экспериментальные работы. При этом, в основном решены проблемы комплексного расчета электромагнитных процессов в силовой части электропоезда с учетом конечных параметров питающей сети, разработана методика проектирования импульсных преобразователей и оценки их энергетических показателей.

Очередная задача состоит в том, чтобы разработать теорию комплексного расчета систем с импульсными преобразователями, учитывая при этом процессы в системах регулирования и управления, а также учесть специфические ограничения электроподвижного состава, например по сцеплению. Это позволит выполнять комплексное проектирование систем импульсного регулирования по критерию достижения наилучших

заданной технической скорости. Таким обраюм, проблема разработки теории регулирования режимов работы электропоездов постоянного тока с импульсными преобразователями должна быть решена на базе учета требований по существенному улучшению тягово-энергетических показателей перспективных электропоездов. Конкретные направления возможных решений иллюстрируются на рисунок. 1.4.

Цель данной работы состоит в разработке метода определения потенциально возможной экономии энергозатрат в пригородном сообщении при использовании достижений современной техники регулирования электроприводов постоянного тока. При этом предполагается учесть как возможности средств полупроводниковой преобразовательной техники, так и возможности автоматики, обеспечивающие в режиме пуска и остановочного торможения регулирование тяговых электромашин по пределу фактических ограничений по нагрузочной и коммутационной способности.

Кроме того, результаты работы имеют практическое значение, так как по ней могут быть обоснованы рекомендации по реализации повышенного возврата электроэнергии в системах рекуперативного торможения пригородных электропоездов, уточнены расчетные методики для определения возврата энергии и даны рекомендации по выполнению систем рекуперативного торможения перспективных электропоездов.

Применение импульсного регулирования целесообразно в первую очередь на модернизируемых электропоездах с двигателями постоянного тока. При этом обеспечивается самый дешевый вариант модернизации электропоездов с энергосбережением и с продлением ресурса. Однако, перспективные разработки следует вести по гяговым электроприводам с АТД. Такая концепция заложена в типаже элек гропоездов, утвержденном НТС МПС РФ в 2002г, а также в Стратегической программе развития ОАО «РЖД».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector