Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА

Сопоставление эффективности систем тягового электропривода электропоездов метрополитена.

марина_прокофьева 2825 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 113 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 01.10.2022
Среднее ускорение и среднее замедление пассажирских поездов сегодня приближены к максимальному уровню, ограниченному условиями комфорта и сцеплением колеса с рельсом. Производители новых вагонов для метро делают все больший акцент на комфорте для пассажиров. Светодиодное освещение, шумоизоляция. си-стема кондиционирования и обеззараживания воздуха, современный дизайн, приятный внутренний вид подвижного состава, а также безопасность и эко-логичность - вот что стало главным при разработке нового подвижного со-става. Применение тележек с пневморессорным подвешиванием обеспечило более плавный ход и, соответственно, больший комфорт для пассажиров. Система кондиционирования и отопления почти полностью избавила пасса-жиров от мнения, что в метро всегда душно и жарко. Также внедрена гиете-мя обеззараживания воздуxa, которая существенно снижает распространение вирусных инфекций. Таким образом, проблема повышения пропускной способности линий метрополитена требует решения непростых взаимосвязанных задач в обла-сти совершенствования ЭПС. Задача дополнительно осложняется необходи-мостью учета параметров системы электроснабжения и других устройств, обеспечивающих движение поездов, в частности, автоблокировки и автове-дения.
Введение

Экономическая ситуация в стране и мире диктует во всем стремиться к снижению расходов, в том числе и к снижению расхода электроэнергии. Чтобы выбрать наиболее приемлемое решение, ситуация требует сбор све-дений и аналитика расхода электроэнергии вагона отдельно, состава ваго-нов, и потребление электричества метрополитеном в целом. Изучая пере-расход электроэнергии на вагонах «Яуза», и сравнивая, например, с ваго-нами 81-717/714, выяснилось, что причины перерасхода те же: система ав-томатического регулирования возбуждения вмешивалась в нормальную работу вагона, понижая напряжение на тяговых двигателях. Разумеется, при снижении напряжения снижается мощность тяги вагона. Анализ работы вагонов «Яуза», что надежность работы тяговых двигателей этих вагонов почти в 3 раза ниже, чем у номерных вагонов. Вердикт очевиден - с 2003 года руководство Московского метрополитена распорядилось больше не заказывать вагоны типа «Яуза». После такой неудачи генеральный директор ЗАО «Метровагонмаш» (бывший ММЗ) отказывается от услуг завода «Динамо» и начинает сотруд-ничать с английской фирмой «Альстом». Так на вагонах отечественного производства был впервые применен асинхронный тяговый привод. Удо-вольствие это было не из дешёвых: стоимость комплекта тягового привода для одного вагона в 1998 году составляла 420 тысяч долларов США - это почти 20% от стоимости самого вагона «Яуза». Решение было тяжелым, но дальновидным. А благодаря новосибирским специалистам по асинхронным двигателям не только была решена проблема «русификации» английской электрической машины, но и даже удалось ее усовершенствовать. Результат их трудов позволил «Метровагонмашу» производить механическое и тяго-вое оборудование на территории только своего предприятия, т.е. обеспечи-вая полный цикл производства. Отечественное метровагоностроение, нако-нец-то, начало выходить из тупика, в котором оно оказалось в конце XX века. С 2018 года в Московском метрополитене появились новые вагоны «Москва» (81-765/766/767). Новый подвижной состав по уровню техниче-ских решений и своим характеристикам ничуть не уступает продукции зару-бежных производителей, а по ряду параметров - даже превосходит их. Новая разработка обеспечивает снижение расхода электроэнергии (в сравнении с предыдущими поколениями вагонов), адаптирование тягового привода под систему рекуперации позволило возвращать в контактную сеть до 20% элек-троэнергии. Сам асинхронный привод теперь требует на 40% меньше затрат на обслуживание и ремонт. Не нужно забывать и о возросшей мощности, ко-торая позволила сократить время разгона до 80 км/ч с 40 до 29 секунд. Оче-видно, что это повлекло за собой сокращение интервалов движения поездов в пиковое время и увеличение количества перевозимых пассажиров.
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 7 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМАХ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВАГОНОВ МОСКОВСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА 10 1.1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ ЭПС С ДРУ И ТИУ 11 1.2. СИСТЕМЫ ТИРИСТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭПС ПОСТОЯННОГО ТОКА 18 1.3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЭП ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА 20 2. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ДИСКРЕТНЫМ РЕОСТАТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 23 3. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 25 3.1. СИСТЕМА ТЭП ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (ТИУ) 25 3.1.1. Работа схемы силовых цепей в тяговом режиме 26 3.1.2. Работа схемы силовых цепей в тормозном режиме 26 3.2. ПРЕИМУЩЕСТВА ТИРИСТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ 27 4. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ТИРИСТОРНЫМ РЕОСТАТНЫМ КОНТРОЛЛЕРОМ (ТРК) И НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖЕНИЕМ ТЯГОВЫХ МАШИН (НВ ТМ). 29 4.1. ПРЕИМУЩЕСТВА ПРЕДЛАГАЕМОЙ СИСТЕМЫ ТЭП 32 4.2. ТЯГОВЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДЛАГАЕМОЙ СИСТЕМЫ ТЭП 34 4.3. КОНТАКТНАЯ АППАРАТУРА И ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 38 5. СИСТЕМА ТЭП С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ МАШИНАМИ (АТМ) 41 5.1. ПРОБЛЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ТЭП С АТМ 44 5.2. СОПОСТАВЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ АТМ И ТМ ПТ 46 5.3. ОЦЕНКА КПД АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ МАШИН И ИХ НАДЕЖНОСТИ 48 5.4. ОТЛИЧИЯ КОМПЛЕКТА АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ПРИВОДА KATII-3 ОТ KATII-2 50 6. РАСЧЕТ ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАГОНОВ МЕТРО С РАЗЛИЧНЫМИ СИСТЕМАМИ ТЭП 56 6.1. ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВАГОНА МЕТРО С ТМ ПТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ (ПВ) 56 6.1.1. Расчет и построение кривых удельного основного сопротивления движению 57 6.1.2. Расчет электромеханических характеристик на ободе колеса 58 6.1.3. Режим пуска. Определение пускового тока 65 6.1.4. Построение тяговых характеристик и кривой потребляемого поездом тока 67 6.1.5. Расчёт тормозных характеристик 70 6.1.6. Определение допустимой скорости движения 72 6.1.7. Построение кривых движения поезда 73 6.1.8. Определение расхода энергии на движение поезда 77 6.2. ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВАГОНА МЕТРО С ТМ ПТ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ (НВ) 80 6.3. ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВАГОНА МЕТРО С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ МАШИНАМИ ТАДП280М4 У2 82 7. ОХРАНА ТРУДА. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ УСЛОВИЙ ТРУДА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ МАШИНИСТА ЭЛЕКТРОПОЕЗДА МЕТРОПОЛИТЕНА 94 8. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАМЕНЫ СЕРИЙНЫХ ПОЕЗДОВ 81-717/714 ПОЕЗДАМИ С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ 105 8.1. РАСЧЕТ ПЕРВОНАЧАЛЬНЫХ КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЙ 105 8.2. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 107 8.2.1.
Список литературы

1. Байрыева Л.С., Прокопович А.В. Тяговые расчеты подвижного состава. Учебное пособие по курсу «Теория электрической тяги». - М. МЭИ, 1997, 87 с. 2. Гаврилов Я.И., Мнацаканов В.А. Вагоны метрополитена с импульсными преобразователями. – М.: Транспорт, 1986. – 229 с. 3. Гончаров В.С., Николаев А.Г., Патрин Б.А., Сафарова Г.И. Влияние потерь при тиристорным импульсным регулировании тяги на энергопотребление вагона. Системы управления, надежность и прочность конструкций: сборник научных трудов ВНИИВ / Под ред. Л.Д. Кузьмича. – М, 1988. С. 46-53. 4. Интернет-ресурс. Наш транспорт (Моё метро). http://forum.nashtransport.ru/index.php?showtopic=1818 5. Интернет-ресурс. Поставки вагонов в Московское метро в 2011 году. http://metroblog.ru/post/3384/ 6. Интернет-ресурс. Работа асинхронного тягового привода. http://lifeprog. ru/2_67445_rabota-asinhronnogo-tyagovogo-privoda.html 7. Крыгин А.Н. Способы повышения эксплуатационной энергетической эффективности магистральных электровозов переменного тока. Автореферат дисс. ...канд. техн. наук. Омская академия путей сообщения. –1998. 22с. 8. Курбасов А.С. Система электрической тяги XXI века // Железные дороги мира. - 1999. - №4. – С. 24-26. 9. Курбасов А.С. Повышение работоспособности тяговых двигателей.М.: Энергия, 1977. – 223с. 10. Ле Суан Хонг. Оценка эффективности альтернативных систем электропривода поездов метрополитена для эксплуатации в социалистической республике Вьетнам: Диссертация кандидата технических наук, МЭИ. – 2016. – 187 с. 11. Локомотив для Европы без границ // Железные дороги мира, 2004, №8. 12. Ляпунова Н.Д. Исследование эффективности применения на вагонах метрополитена независимого возбуждения тяговых машин: Диссертация кандидата технических наук, МЭИ. – 1981. – 290 с. 13. Реферативный журнал (РЖ) «Электротехника» 21л. Электрооборуд. тр-та. - 1986, №3. 14. Реферативный журнал (РЖ) «Электротехника» 21Л. Электрооборуд. тр-та. –1988. –№1. 15. Реферативный журнал. Железнодорожный транспорт. 11Б. Локомотивостроение и вагоностроение. Выпуск сводного тома. М., ВИНИТИ, 1986, №5, реф. 5Б84. 16. Розенфель В.Е, Шевченко В.В., Майбога В.А., Долаберидзе Г.П. Тиристорное управление электрическим подвижном составам постоянного тока. Издательство «Транспорт», 1970г. 17. Солодунов А.М., Иньков А.М., Иньков Ю.М., Сеничев Ф.И. и др. Асинхронный привод электропоездов // Ж-д тран. – 1987. - № 1. - C.43-46. 18. Тулупов В.Д. Тяговый электропривод постоянного тока с наилучшими технико-экономическими показателями. Сборник «Электросила», выпуск 41. Г. Санкт-Петербург 2002, с. 196-210. 19. Тулупов В.Д., Марченков А.П., Кабанец С.И. и др. Схема силовых цепей вагонов метрополитена с независимым возбуждением тяговых машин и тиристорным реостатным контроллером. // Тр. МЭИ 1992, выпуск 641, C. 36-45. 20. Тулупов В.Д. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава. - М. : Транспорт, 1976, 368 с. 21. Nouvion F.F. Consideration on the use of d.c and three- phase traction motors and transmission system in the context of motive power development // Proc. Inst. Mech. Engrs. - 1987, Vol.201. - №2. - P. 99-113.
Отрывок из работы

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМАХ ТЯГО-ВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВАГОНОВ МОСКОВСКОГО МЕТРО-ПОЛИТЕНА Технико-экономическая эффективность и надежность работы вагонов метро определяется используемой на них системы тягового электропривода (ТЭП), а именно – приводом на постоянном и переменном токе. В настоящее время в связи с развитием полупроводниковой преобра-зовательной техники появилось много возможностей совершенствования ТЭП. Среди них: ? использование на ЭПС с традиционными тяговыми машинами (ТМ) при электроснабжении постоянным током импульсного управления (ИУ) и при электроснабжения переменным током - плавного регулирования напряжения питания ТМ и рекуперативного торможения, ? на обоих типах ЭПС с коллекторными тяговыми машинами (КТМ) неза-висимого возбуждения (НВ), ? применение бесколлекторных ТМ - асинхронных, вентильных (ВТМ) и индукторных (ИТМ) [9]. Существующие системы ТЭП на эксплуатируемых вагонах Московско-го метрополитена представлены на рис. 1.1. Рис. 1.1. Существующие системы ТЭП на эксплуатируемых вагонах Московского метрополитена В табл. 1.1 и 1.2 перечислены все вагоны метрополитена с различными типами тягового привода. 1.1. Принципы работы системы силовых цепей ЭПС с ДРУ и ТИУ Практически на всем эксплуатируемом электроподвижном составе по-стоянного тока с тяговым приводом постоянного тока (ТП ПТ) сегодня ис-пользуется реостатный пуск со ступенчатым регулированием сопротивления ??пр пускового резистора (ДРУ) (рис. 1.2). Рис. 1.2. Ступенчатое регулирование сопротивления ??пр Таблица 1.1 Вагоны метрополитена с тяговым приводом переменного тока ? Таблица 1.2 Вагоны метрополитена с тяговым приводом постоянного тока В процессе увеличения при разгоне поезда приложенного к ТМ напряжения Uк от минимума до напряжения контактной сети Uкс сопротив-ление Rпр ступенями уменьшается от максимума до нуля. В конце этого про-цесса при одноступенчатом пуске (без перегруппировок ТМ) потери в пус-ковом резисторе превышают полезно использованную энергию. Для уменьшения реостатных потерь на большинстве типов ЭПС в процессе пуска производят перегруппировки ТЭД. Благодаря этому потери снижаются в 2 раза и более, но все же они остаются существенными и могут составлять заметную часть общего расхода энергии на тягу поездов. Это обстоятельство обусловило стремление улучшить энергетические показате-ли ЭПС в первую очередь именно за счет исключения реостатных потерь. Наиболее простым способом устранения реостатных потерь является использование импульсного управления, практическая реализация которо-го стала возможной после создания управляемых полупроводниковых вен-тилей. Для этого (рис. 1.3) к шунтированной диодом До цепи из последова-тельно включенных якоря Я и обмотки возбуждения ОВ тяговой машины нужно кратковременно с помощью коммутатора К подключать напряжение контактной сети Uкс. Рис. 1.3. Принципиальная схема привода с импульсным преобразователем в режиме тяги При этом (рис. 1.4) в течение части периода времени Т от 0 до t1 когда К замкнут, Iя = Iкс и растет, а в остальной части периода Iя = IД0 и падает. Рис. 1.4. Графики изменения тока и напряжения на нагрузке при импульсным регулировании Очевидно, что такое управление возможно только при высокой часто-те работы коммутатора К, т.е при малом времени Т. Практически коммута-тор К может быть выполнен тоже только на базе полупроводниковых при-боров — тиристоров или транзисторов. В такой схеме среднее значение то-ка якоря Iя.ср регулируется путем изменения среднего значения напряжения Uср за счет изменения так называемого коэффициента заполнения ?=t1/Т. Та-ким способом исключаются реостатные потери и достигается плавное регу-лирование Iя.ср. Однако практическое использование импульсного управле-нии в подобном, простейшем исполнении невозможно. Во первых, пульсации тока в цепи ТЭД резко ухудшают условия их работы: растут потери и нагрев, ухудшается коммутация, В частности, в самом начале работ по созданию системы тиристорного импульсного управления (ТИУ) для вагонов метро, в конце 60-х годов, было установле-но, что при частоте работы преобразователя менее 150 Гц двигатели типов ДК-104Г и ДК-108А-1 не могут работать без дополнительной сглаживаю-щей индуктивности, так как в противном случае в течение 2 — 3 мин они нагреваются до 100 — 150 град., а их коммутация крайне неудовлетвори-тельна. Поэтому при ТИУ в цепь ТЭД обязательно должна быть включена индуктивность Lя, и, кроме того, для снижения пульсаций потока возбужде-ния его обмотка OB должна быть шунтирована резистором Rш (рис. 1.5). Рис. 1.5. Силовая схема с ТИУ, включающая индуктивность Lя и резистор Rш Во вторых, на железнодорожном транспорте из-за отрицательного влияния на передаваемые по рельсовым цепям кодовые сигналы, обеспечи-вающие безопасность движения поездов, недопустимы сколько-нибудь зна-чительные пульсации тока в контактной сети. Поэтому напряжение к тири-сторному прерывателю-преобразователю (ТП) должно подводиться через эффективный фильтр. Сегодня практически всегда используется Г-образный LC-фильтр (рис. 1.5). Благодаря включению фильтров пульсации Iя резко снижаются, а пульсации Iкс практически исключаются, так как при токе измеряемом сот-нями или тысячами ампер, пульсации Iкс ограничиваются десятками или сотнями mA, в результате снижаются дополнительные потери энергии в тя-говых машинах и уменьшаются до допустимого уровня мешающие токи в рельсовых целях. Однако все это достигается за счет использования элек-трического оборудования, в котором, естественно, тоже возникают потери энергии. Показатели ТИУ в режиме тяги характеризуются представленными на рис. 1.6 и 1.7 диаграммами изменения мгновенных и средних значений токов и напряжений. В течение первой части периода ?.Т (см. рис. 1.6) открыт ТП и к цепи последовательно включенных Lя и тяговых машин подведено напряжение U’я = U’кс (напряжеине на емкости фильтра Сф). При этом Iя растет, a U’я па-дает из-за разряда Сф. Во второй части периода (1-?).Т, тогда ТП закрыт, Iя замыкается через Д0 и падает, а U’кс растет благодаря подзаряду Сф от кон-тактной сети КС через индуктивность фильтра Lф. Рис. 1.6. Диаграмма изменения мгновенных и средних значений тока и напряжения Рис. 1.7. Диаграмма изменения тока и напряжения В результате в процессе пуска (с учетом отмеченных выше допуще-ний) по мере роста ? от 0 до 1 среднее значение тока Iя.ср поддерживается на заданном уровне (см. рис. 1.7) а среднее значение приложенного к ТМ напряжения линейно растет от 0 до 1 ,т .е до U’кс . Аналогично для потреб-ляемого из контактной сети тока Iкс. Следовательно, U’яср = ?.U’кс; Iкс = ?.Iя и Iкс.Uкс= Uяср.Iяср , т. е. пуск происходит якобы без потерь энергии в устрой-ствах регулирования напряжения. В этом и состоит одно из главных пре-имуществ ТИУ. 1.2. Системы тиристорного управления ЭПС постоянного тока Различные системы тиристорных преобразователей отличаются друг от друга не принципами работы, а второстепенными деталями [16]. Поэто-му, в качестве примера, рассмотрим основные системы преобразования напряжения постоянного тока на ЭПС. Поскольку при статических преобразованиях на ЭПС постоянного то-ка возможно применение ТЭД, как постоянного тока, так и бесколлектор-ных многофазных переменного тока, необходимо в первую очередь разли-чать преобразовательные системы постоянно-постоянного и постоянно- многофазного тока (рис. 1.8). Рис. 1.8. Принципиальные схемы электрического подвижного состава постоянного тока со статическими преобразователями Системы постоянно-постоянного тока делятся также на две большие группы – с промежуточным звеном переменного тока и без него. К первым относятся системы (рис. 1.8,а), в которых постоянный ток, поступающий из контактной сети, преобразуется сначала при помощи инвертора И в пере-менный, а затем напряжение переменного тока понижается трансформато-ром Тр и ток выпрямляется выпрямителем В. Регулируя напряжение вы-прямителя, осуществляют управление тяговыми машинами Д. При такой системе благодаря трансформатору цепи ТЭД отделены от КС. Применять преобразователи постоянно-постоянного тока с промежуточным звеном пе-ременного тока целесообразно при высоких напряжениях в КС и питания ТЭД, рассчитанных на значительно более низкое напряжение. Так как ос-новным элементом этой системы является инвертор, ее можно назвать си-стемой управления с инверторным преобразователем. Ко второй группе преобразователей постоянно-постоянного тока от-носятся так называемые импульсные преобразователи, в которых отсут-ствует звено переменного тока (рис. 1.8,б). Ток поступает в цепь нагрузки отдельными чередующимися импульсами, из которых с помощью элемен-тов, накапливающих и отдающих энергию – емкостей и индуктивностей, формулируется ток, поступающий в ТЭД. В импульсном преобразователе ИП подводимое к двигателю напряжение регулируется изменением скваж-ности импульсов. При этом можно изменять либо длительность импульсов, либо их частоту при сохранении приблизительно постоянной длительности каждого из них. Первый из этих способов называют широтно-импульсным регулированием (ШИР), а второй – частотно-импульсным регулированием (ЧИР). Возможно также сочетание регулирования путем изменения ширины и частоты импульсов - так называемое широтно-частотное управление (ШЧУ). Системы постоянно-многофазного тока тоже можно разделить на две группы – с промежуточным звеном переменного тока и без него. В первой из них (рис. 1.8, в) постоянный ток инвертируется сначала в переменный ток повышенной частоты. Затем, после понижения напряжения в трансформаторе, этот ток пре-образуется в статическом преобразователе частоты ПЧ в многофазный ре-гулируемой частоты. В качестве ТЭД могут быть асинхронные или син-хронные бесколлекторные машины, частоты вращения которых регулиру-ется изменением частоты подводимого к ним тока. В преобразователе постоянно-многофазного тока без промежуточно-го звена (рис. 1.8, г) постоянный ток преобразуется при помощи инвертора непосредственно в многофазный ток регулируемой частоты, необходимый для питания бесколлекторных ТЭД [16]. 1.3. Анализ возможностей улучшения показателей ТЭП вагонов мет-рополитена В последние годы в нашей стране и за рубежом ведутся интенсивные работы в области улучшения динамических показателей и других эксплуа-тационных параметров вагонов метро. Основными направлениями этих ра-бот являются: ? повышение мощности ТЭД постоянного тока в традиционной системе ТЭП с контакторно-реостатным управлением; ? совершенствование тиристорно-импульсного управления при сохране-нии ТЭД ПТ последовательного возбуждения; ? оборудование вагонов с контакторно-реостатным и тиристорно-импульсным регулированием напряжения на ТЭД с системой автомати-чески регулируемого их независимого возбуждения; ? создание тягового привода с бесколлекторными машинами переменного тока. Каждое из этих направлений имеет свои преимущества и недостатки. Эффективность увеличения мощности ТЭД подтверждена опытом со-здания вагонов типа 81-717 с двигателями типа ДК-117 мощностью 110 кВт. По сравнению с вагонами типа Е (мощность ТЭД типа ДК-108 66 кВт) при той же скорости доставки пассажиров вагоны типа 81-717 по данным завода «Динамо», потребляют энергии на 7 % меньше, несмотря на то что потери в их пусковых реостатах на 4% больше (вследствие роста скорости, при которой заканчивается резисторное регулирование) [18]. Определенным резервом снижения пусковых потерь и некоторого улучшения динамики за счет устранения колебаний силы тяги является ис-пользование тиристорно-имульсного управления. Однако при этом возни-кают дополнительные потери в тиристорном преобразователе и его филь-тре, значительно увеличивается стоимость и растет вес электрооборудова-ния (по сравнению со схемой контакторно-реостатного управления). По-этому при относительно небольших потерях в пусковых реостатах приме-нение на них тиристорно-импульсного управления экономически оправдано лишь при условии обеспечения эффективного использования рекуператив-ного торможения, что может потребовать оборудования тяговых подстан-ций инверторами. В последнее время широко исследуются возможность и эффективность применения тягового привода с бесколлекторными, в первую очередь асин-хронных тяговых машин (АТМ). В качестве основных доводов в пользу асинхронного привода называют возможность некоторого уменьшения расхода энергии за счет снижения массы ротора и сокращение расходов на эксплуатацию АТМ. Устранение коллекторно-щеточного аппарата действи-тельно может существенно упростить и удешевить эксплуатацию, хотя в общих расходах на обслуживание вагона доля, приходящаяся на ТЭД, со-ставляет не более 10—20 %, а доля коллекторно-щеточного аппарата в по-следних невелика. Однако это преимущество и возможное незначительное уменьшение массы ротора машины получаются за счет ухудшения ряда других показателей ТЭП. Дело в том, что в этом случае по сравнению с тиристорно-импульсным регулятором постоянного напряжения существенно усложня-ется преобразователь, растут его масса и стоимость, значительно уменьша-ется КПД. Общие потери в приводе дополнительно увеличиваются в связи с более низким КПД. самих АТМ (по сравнению с машинами постоянного то-ка) и их повышенной чувствительностью к пульсации и несимметрии токов и напряжений. При питании всех ТЭД или машин одной тележки вагона от одного преобразователя возникают трудности с ограничением разброса их нагру-зок. При питании каждой машины от своего индивидуального преобразова-теля, которое позволяет регулировать распределение нагрузок ТЭД, до-полнительно усложняются сами преобразователи и их системы управления, а также возникают трудности с обеспечением противобоксовочной защиты. Не менее серьезной является проблема обеспечения экономической эффективности новых систем. Известно, что и на вагонах наземных элек-тропоездов, и на вагонах метро с тиристорно-импульсным управлением со-кращение расхода энергии на тягу по сравнению с контакторно-резисторным пуском пока не достигнуто. ? 2. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ДИСКРЕТНЫМ РЕОСТАТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Схема силовой цепи вагонов метрополитена 81-717/14 постоянного тока с дискретным реостатным управлением (ДРУ) приведена на рис. 2.1. Рис. 2.1. Схема силовой цепи вагонов метрополитена 81-717/14 постоянного тока с дискретным реостатным управлением Основными аппаратами системы являются групповые контроллеры, один из которых называется переключателем положений (ПП), а другой реостатным контроллером (РК). С помощью первого производится пере-ключение схемы на режим хода и тормоза, а также с последовательного на параллельное соединение ТМ, а с второго – регулирование сопротивлений в цепи ТМ при пуске и торможении. Пуск вагона производится путём постепенного выведения пусковых сопротивлений за два оборота РК. При установке контроллера машиниста на тормозные позиции вклю-чаются линейные контакторы ЛК3, ЛК4 и ЛК2. Работа схемы силовых цепей вагонов метро с ДРУ в тяговым и тор-мозном режимах подробно рассматривается в [2]. ? 3. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 3.1. Система ТЭП подвижного состава постоянного тока с тиристор-ным импульсным управлением (ТИУ) Схема силовых цепей вагона метро с ИУ представлена в рис 3.1. Рис. 3.1. Схема силовой цепи вагонов метрополитена с ТИУ Система управления вагоном обеспечивает плавный автоматический безреостатный пуск и рекуперативное торможение практически до полной остановки вагона с достаточно широкими пределами изменения ускорения и замедления; плавное регулирование возбуждения ТМ при пуске и тормо-жении; быстродействующее автоматическое замещение рекуперативного торможения реостатным при отсутствии потребителей энергии в контактной сети и обратный переход на рекуперативное торможение при появлении по-требителей или переход на смешанное торможение, если мощность потре-бителей недостаточна для потребления всей вырабатываемой энергии ваго-ном. В схему силовых цепей ВМ входят: четыре ТМ; автоматические вы-ключатели АВ1-АВ3; силовые резисторы Rщ1, Rщ2, R01, R02, Rт1, Rт2, Rб; транзисторный регулятор напряжения и возбуждения; датчики тока ТПТ-1-ТПТ-2; реверсор В1-В2, Н1-Н2; тормозной переключатель ТП-Х, ТП-Т; реле РМТ, контактор КТ. Реле РМТ типа РЭВ-312 служит для включения замещающего меха-нического торможения при истощении или неисправности электрического торможения. Транзисторный регулятор напряжения состоит из входного РР, Cф, выходного L1, L2, Д1, Д2 и транзисторного прерывателя, состоящего из транзисторов Т1-Т6. В качестве датчиков тока используются трансформаторы постоянного тока ТПТ-1-ТПТ-2. В датчиках тока ТЭД ТПТ-1 и ТПТ-2 совмещаются трансформатор постоянного тока и трансформатор тока. Вторичная обмот-ка последнего включена в цепь выпрямителя и служит для уменьшения про-валов выпрямленного тока, что уменьшает погрешность датчика, особенно при резких переходных режимах. 3.1.1. Работа схемы силовых цепей в тяговом режиме Система управления вагона обеспечивает четыре пусковых режима: маневровый и три ходовых с различными уставками тока ТЭД. В положении ручки контроллера машиниста «Ход-1» собирается схе-ма маневрового режима с последовательным соединением ТМ. Пусковой ток протекает от токоприемника ХА1, через соединительную коробку ХТ1, РР, предохранитель F, автоматический выключатель АВ1 и далее через цепь ТЭД. 3.1.2. Работа схемы силовых цепей в тормозном режиме Система управления вагона обеспечивает пять тормозных режимов. Ток первой группы ТМ проходит по цепи: Я3 – В3 – (ТП-Х) – ТПТ-1 – R01(К1-КК1-КК3-К3-Т3) – Д1 – АВ1 – F – РР – ХТ1 – Uп – Rб – КТ – РМТ- АВ2 – L1 – ТП-Х – В1 – Я1. При этом обмотки возбуждения шунтированы минимальным сопро-тивлением R01– Rш1. В случае реостатного торможения после обмоток возбуждения ток проходит через Rт1 Rб и далее по рассмотренной цепи. Ток второй цепи ТМ протекает по аналогичной цепи. 3.2. Преимущества тиристорного управления Переход с реостатно-контакторного на бесконтакторное тиристорное управление коренным образом изменяет условия работы электрооборудо-вания и управление ЭПС постоянного тока. При этом традиционно считает-ся, что это значительно улучшает тягово-эксплуатационные качества и по-вышает экономическую эффективность электрической тяги. Основные ожи-даемые преимущества системы постоянного тока с ТИУ по сравнению с су-ществующей системой постоянного тока с реостатно-контакторным управ-лением (РКУ) следующие: ? повышение надежности электрооборудования благодаря устранению контактной коммутационной аппаратуры; ? безреостатный плавный пуск, позволяющий наряду с устранением по-терь в пусковых сопротивлениях повысить среднее пусковое ускорение; ? плавное, без потерь регулирование скорости во всем диапазоне ее изме-нения; ? плавное рекуперативное торможение в широком диапазоне скоростей без специальных возбудителей или обмоток параллельного возбуждения ТМ; ? устранение переключений ТМ для регулирования скорости; ? возможность применения постоянного параллельного соединения ТМ, улучшающего использование сцепного веса; ? возможность повышения на 10-20% среднего напряжения, подводимого к двигателям, и соответствующее повышение их мощности, а, следова-тельно, и скорости движения; ? защита ТМ от воздействия колебаний напряжения и перенапряжений в тяговой сети (подразумевалось постоянное включение импульсного пре-образователя); ? простота автоматизации операций по управлению ЭПС [16]. В системах постоянно-многофазного тока при сохранении большин-ства перечисленных ожидаемых преимуществ добавляется возможность ис-пользовать надежные, легкие и относительно дешевые бесколлекторные ТМ с частотным регулированием. Однако при этом по сравнению с системами постоянно-постоянного тока заметно сложней и дороже преобразователь-ные установки на ЭПС. Исключительно важным ожидаемым преимуществом ЭПС постоянно-го тока со статическими преобразователями является возможность повыше-ния напряжения в КС. Повышение напряжения значительно снижает стои-мость системы электроснабжения, а также потери электроэнергии, на вновь электрифицируемых линиях уменьшает необходимое количество тяговых подстанций и общий расход цветных металлов на оборудование ЭПС [8]. Степень экономической эффективности тиристорного управления ЭПС определяется соотношением между увеличением стоимости подвижно-го состава и уменьшением эксплуатационных расходов, обусловленным по-вышением скорости и уменьшением расхода электроэнергии вследствие устранения потерь в пусковых сопротивлениях и сокращения тормозных потерь. Кроме того, благодаря увеличению надежности электрооборудова-ния ЭПС должны снизиться расходы на его ремонт [16]. Если же применять более высокое напряжение в контактной сети, то резко сократится также стоимость сооружения и эксплуатации системы электроснабжения. На суще-ствующих участках, электрифицированных на постоянном токе, повышение напряжения в тяговой сети приводит к увеличению пропускной способности по условиям электроснабжения и тем самым позволяет отказаться от дру-гих, более дорогих способов увеличения пропускной способности, как, например, сооружение промежуточных тяговых подстанций [9]. ? 4. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ТИРИСТОРНЫМ РЕОСТАТНЫМ КОНТРОЛЛЕРОМ (ТРК) И НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖЕНИЕМ ТЯГОВЫХ МАШИН (НВ ТМ). На Московском метрополитене эксплуатировались многие сотни ваго-нов типа Е. Серийное производство этих вагонов начато в 1963 г. и сегодня их динамические и энергетические показатели нельзя признать вполне удо-влетворительными. Назрела необходимость модернизации эксплуатируе-мых вагонов, которую, естественно, следует осуществлять с максимальным использованием имеющегося электрооборудования. При заработке пер-спективных вагонов метро и их модернизации необходимо решить две ос-новных задачи: ? улучшение динамических показателей ЭПС; ? снижение расхода энергии на тягу поездов. Для решения вышеуказанных задач вагоны с ДРУ рекомендуется оборудовать системой независимого возбуждения ТЭД. При этом реализу-ются: ? улучшение тяговых свойств в зоне ограничения силы тяги условиями сцепления в зоне ослабления поля ТЭД соответственно за счет повыше-ния динамический жесткости тяговых характеристик и регулирования силы тяги согласно с фактически действующим ограничением при уменьшении разброса нагрузок параллельно включенных групп ТЭД; ? повышение эффективности тормозного процесса за счет более плавного регулирования тормозной силы в зоне высоких скоростей движения и сохранения максимальной тормозной силы до существенно меньшей скорости движения; ? рекуперативное торможение, являющееся основным резервом повыше-ния энергетической эффективности вагонов метро, с осуществлением в этом режиме перегруппировки ТЭД; ? возможность использования более эффективных энергосберегающих ал-горитмов управления в пусковых режимах. Принципиальная силовая схема вагона метрополитена с НВ ТМ и ТРК разработанная кафедрой ЭТ (МЭИ) [19] представлена в рис. 4.1. Рис. 4.1. Принципиальная силовая схема вагона метрополитена с НВ ТМ и ТРК разработанной кафедрой ЭТ (МЭИ) Схема обеспечивает следующие режимы работы: ? реостатный пуск вагона с перегруппировкой групп ТМ и плавным ослаблением поля после выхода на безреостатную характеристику па-раллельного соединения ТМ в соответствии с ограничениями тяговой области; ? электрическое рекуперативно-реостатное торможение в диапазоне ско-ростей от конструкционной до близкой к нулю с сохранением макси-мальной тормозной силы до скоростей 2-3 км/ч, при сохранении реку-перативного торможения до скоростей порядка 20км/ч и замещении ре-куперативного торможения реостатным без потери тормозной силы в случаях срыва рекуперации или снижения скорости движения до вели-чины, при которой нельзя обеспечить требуемую для рекуперации э.д.с. ТМ. Одной из особенностей схемы является замена группового кулачково-го реостатного контроллера тиристорным коммутатором (ТК). Применение ТК обусловлено низкой надежностью серийных реостатных контроллеров для ВМ (частые выходы из строя серводвигателей группового привода, подгар контактов и т.д.); их недостаточным быстродействием, которое не позволяет реализовать более совершенные алгоритмы управления ТМ и без существенного ограничения числом ступеней регулирования сопротивлений ПТР. С другой стороны, благоприятный режим работы тиристоров ТК, от-сутствие жестких требований к их временным характеристикам, отсутствие коммутационных перенапряжений при выведении ступеней ПТР позволяет применить тиристоры низкой стоимости по одному на каждую ступень ре-гулируемых секций ПТР. Для уменьшения количества тиристоров ТК в силовой схеме привода только две секции ПТР являются регулируемыми. В результате при 48 сту-пенях реостатного пуска ТК включает в себя всего 18 тиристоров (VS1-V514, VS15, VS16, VS12, VS20). Увеличение числа пусковых ступеней позволяет осуществить практи-чески плавный выход на заданную уставку тока якоря, что в значительной степени определяет комфортные условия при пуске. Быстродействие ТК обеспечивает улучшение динамических показате-лей при повторных пусках и в торможении за счет возможности включения режима тяги (торможения) сразу на нужной группировке ТМ и лю
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 69 страниц
499 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 64 страницы
290 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 96 страниц
2500 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 70 страниц
2200 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 66 страниц
1500 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 73 страницы
3000 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg