65557

СТРУКТУРА ТА РЕЖИМИ ФУНКЦІОНУВАННЯ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ДВОХОСЬОВИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

Автореферат

Производство и промышленные технологии

Існуючі типи вітчизняних електровозів з зчіпними масами названими вище обладнані тяговими електротехнічними комплексами ТЕТК з неефективними контактно-резисторними системами керування частотою обертання тягових електродвигунів ТЕД постійного струму.

Украинкский

2014-07-31

646 KB

2 чел.

14

PAGE   \* MERGEFORMAT 16

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

ЯКИМЕЦЬ Сергій Миколайович

УДК 62-83.629.423.1

СТРУКТУРА ТА РЕЖИМИ ФУНКЦІОНУВАННЯ ТЯГОВОГО

ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

ДВОХОСЬОВИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

Спеціальність 05.09.03 – Електротехнічні комплекси та системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового  ступеня

кандидата технічних наук

Кременчук – 2010


Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі систем електроспоживання та енергетичного менеджменту Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Юрченко Олег Миколайович,

Інститут електродинаміки НАН України (м. Київ),

завідувач відділу транзисторних перетворювачів

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Гончаров Юрій Петрович,

Національний технічний університет  «Харківський політехнічний інститут» МОН України, професор кафедри промислової та біомедичної електроніки

доктор технічних наук, професор

Сінолиций Анатолій Пилипович

Криворізький технічний університет МОН України, завідувач кафедри автоматизованого електроприводу

Захист відбудеться « 19 » квітня 2011 р. об 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 45.052.01 Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського Міністерства  освіти і науки України (39600. Полтавська обл. м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, корпус №1, ауд.1211).

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського Міністерства освіти і науки України за адресою: 39600. Полтавська обл. м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20.

Автореферат розісланий «___» березня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.т.н., доцент

А.В. Некрасов


Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. На промислових підприємствах України експлуатуються більше семи тисяч двохосьових електровозів зчіпною масою від 7 до 14 кН. Існуючі типи вітчизняних електровозів з зчіпними масами, названими вище, обладнані тяговими електротехнічними комплексами (ТЕТК) з неефективними контактно-резисторними системами керування частотою обертання тягових електродвигунів (ТЕД) постійного струму.

У зв’язку з цим постає  задача  розробки нових зразків електровозів з сучасними видами тягових електротехнічних комплексів та впровадження їх випуску в практику роботи електровозобудівних заводів.

Між тим, в силу економічних проблем вектор поведінки сучасних підприємств зорієнтовано не на придбання нових типів електровозів (котрих, до речі, і не існує), а на модернізацію тих, які є в експлуатації.

Ефективним та очікуваним напрямком в цьому процесі може бути модернізація існуючого парку електровозів шляхом заміни застарілих контактно-ре-зисторних систем на сучасні електроенергоефективні, в числі яких ТЕТК з імпульсними системами регулювання напруги живлення ТЕД. Реалізація такого підходу, як свідчать дослідження, дозволить в 6…7 разів зменшити матеріальні витрати підприємств в порівнянні з закупівлею нових зразків електровозів та зменшити спожи-вання електричної енергії електровозним транспортом на 20…30%.

Окрім електроенергозбереження виникає й інше практично необхідне для ви-рішення питання – підвищення зчіпної маси, а загалом і продуктивності електровозів. Вирішення цієї проблеми традиційним чином – збільшенням їх масогабаритних показників, особливо для підприємств з підземними видами робіт (де і знаходиться в експлуатації більша частина зразків, які аналізуються) нереальне з ряду причин, обумовлених, перш за все, технологією робіт.

Як доведено, найбільш прийнятним є вирішення  проблеми за допомогою систем керування електровозами існуючих типорозмірів за системою багатьох одиниць із можливістю розташування їх по кінцям електровозосоставу. Реалізація такого рішення дозволить збільшити продуктивність останнього на 50…60% з додатковим зменшенням на 30…35% енерговитрат за час рейсу. На жаль, розроблені в останні 5…6 років сучасні експериментальні зразки тягових електротехнічних ком-плексів з перспективними системами керування напруги тягових двигунів не можуть вирішити це завдання як у силу «негнучкості» структур, так і через недостатню вивченість електромагнітних процесів у двократно збільшуваних тягових модулях - «ІП-ТЕД», при відповідно розширених при цьому варіаціях з'єднання груп тягових двигунів (модулів) і розширення кількості точок дотику колісних пар з рейками.

Тому актуальним науковим завданням є проведення досліджень, спрямованих на створення гнучкого електроенергоефективного багатофункціонального чотирьохдвигунного тягового електротехнічного комплексу постійного струму для промислових двохосьових електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до наукового напряму «Розробка методів та математичних моделей електромагнітних процесів, що протікають в енергетичних та автономних електротехнічних системах, синтез систем оптимального керування цими системами» кафедри систем електроспоживання та енергетичного менеджменту Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського за держбюджетною темою МОН України «Розробка наукових основ створення віртуального дослідницького обладнання для навчального процесу і наукових досліджень» (№ ДР 0107U002866) та за держбюджетною темою «Розробка математичних моделей і засобів підвищення надійності та енергозбереження в транспортних системах» (№ ДР 0107U002089), де здобувач був співвиконавцем.

Робота реалізує цілі державної програми розвитку машинобудування на 2006–2011 роки, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України № 516 від 18.04.2006.

Мета й задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності та покращення режимів функціонування тягових електротехнічних комплексів постійного струму двохосьових промислових електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць.

Для досягнення мети у роботі поставлені та розв’язані  такі задачі:

– оцінка стану, визначення напрямків по створенню та створення енерго-ефективної структури багатодвигунного тягового електротехнічного комплексу постійного струму двохосьових електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць;

– структурування контуру перетворення електричної енергії й дослідження електромагнітних процесів у багатодвигунній електротехнічній системі тягового комплексу, встановлення взаємного впливу параметрів системи перетворення електричної енергії в чотирьохмодульному тяговому комплексі двохосьових контактних електровозів;

– розробка методики визначення енергетичних втрат у тягових електричних двигунах при зміні структури й параметрів багатодвигунного електропривода в процесі імпульсного регулювання напруги живлення та оцінка впливу цих змін на загальні електроенергетичні й тягові показники багатодвигунного електротехнічного комплексу в цілому;

– дослідження електромагнітної сумісності та розробка фільтрокомпенсуючих пристроїв мінімізації впливу багатодвигунного тягового комплексу «IGBT- перетворювач – ТЕД постійного струму» на контактну мережу живлення (КМЖ) та пристрої зв’язку й автоматики.

Об'єкт досліджень електромагнітні й електроенергетичні процеси в тяговому чотирьохдвигунному електротехнічному комплексі постійного струму двохосьових електровозів з управлінням за системою багатьох одиниць.

Предмет досліджень – чотирьохдвигунний електротехнічний комплекс з IGBT- перетворювачами електричної енергії живлення тягових електричних двигунів.

Методи досліджень. Теоретичні положення дисертаційної роботи базуються на складових теорії тягових електроприводів постійного струму. Для аналізу електромагнітних процесів у структурі ТЕТК з імпульсними системами регулювання напруги живлення тягових двигунів використано операторно-рекурентний метод аналізу й синтезу електричних кіл. Аналіз електромагнітних  процесів у колах електричних двигунів базувався на елементах узагальненої теорії електричних машин Г. Крона. Для аналізу електромагнітних процесів у колах ТЕД при статичних і динамічних режимах використовувались методи гармонійного аналізу Фур'є, наближеного рішення систем диференціальних та алгебраїчних рівнянь, методи математичного й фізичного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів:

– вперше розроблено концепцію синтезу мультифункціональних структур багатомодульних контурів перетворення електричної енергії живлення тягових двигунів двохосьових промислових електровозів в комплексі синхронно-адаптивного управління за системою багатьох одиниць;

– дістали подальший розвиток методи аналізу електромагнітних процесів в напрямі дослідження поведінки багатомодульного тягового електротехнічного комплексу при резисторному гальмуванні з різними видами збудження тягових електродвигунів; одержано нові співвідношення, які описують зміну гальмівного струму в якорі двигуна та обмотці збудження на періоді модуляції, виведено нові формули для визначення е.р.с. двигуна при гальмуванні;

– вперше встановлено залежність та оцінено рівні впливу відхилень електричних параметрів тягових двигунів багатомодульної електротехнічної системи зі спільним навантаженням на електромеханічні та тягові характеристики як окремих тягових модулів, так і чотирьохдвигунного комплексу в цілому;

– отримано нові аналітичні співвідношення, які дозволяють обирати оптимальні параметри фільтрокомпенсуючих пристроїв мінімізації спектру завад, що генеруються ШІП в контактну мережу живлення, зменшення стрибків струму та напруги в складових тягових модулів при комутаційних перемиканнях та  підтримки максимально припустимої напруги живлення на затискачах тягових двигунів при її несанкціонованому зникненні.

Практичне значення одержаних результатів, представлених у дисертаційній роботі, полягає в тому, що вони дозволили:

– розробити та рекомендувати до застосування спосіб управління тяговими електротехнічними комплексами в багатодвигунній структурі «ІП-ТЕТК» для синхронного управління електровозами за системою багатьох одиниць;

– розробити схемотехнічні рішення імпульсного IGBТ-перетворювача та алгоритм управління ним для електротехнічного тягового комплексу зі змінною структурою з’єднання тягових модулів;

– створити та випробувати в умовах шахти «Батьківщина» ВАТ «Криворізький залізорудний комбінат» (м. Кривий Ріг) експериментальний зразок багатодвигунного тягового електротехнічного комплексу з IGB-транзисторним перетворювачем постійного струму для двохосьових промислових електровозів з управлінням за системою багатьох одиниць;

– впровадити результати досліджень у практику створення нового типу тягового електроустаткування «IGBT-перетворювач – тягові двигуни постійного струму» шляхом передачі відповідної науково-технічної документації спеціалізованим організаціям-виробникам електроустаткування й промислових електровозів, таких як: ВАТ ТД «Електричні машини» (м. Харків), ДП «НВК «Електровозобудування»» (м. Дніпропетровськ), ТОВ «Електрозахист» (м. Харків), що підтверджується актами впровадження.

Особистий внесок здобувача. Наукові положення й результати, викладені в дисертаційній роботі, отримані автором особисто. У наукових працях, опублікованих у співавторстві, здобувачеві належать:

– ідея розробки багатомодульної структури тягового електропривода зі структурою, що змінюється, і алгоритм керування ним [1-5, 14, 16];

– методика підходу до аналізу й синтезу чотирьохдвигунного тягового IGB-транзисторного електротехнічного комплексу постійного струму промислових контактних електровозів з управлінням за системою багатьох одиниць [6-11];

– дослідження квазіперехідних електромагнітних процесів у силовому ланцюзі чотирьохдвигунного тягового електропривода постійного струму з IGBT-перетворювачами [11-15];

– одержання аналітичних розрахункових співвідношень параметрів системи – «ІП-ТЕТК» промислових електровозів з управлінням за системою багатьох одиниць [12].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на:

– Міжнародній науково-технічній конференції «Силова електроніка й енергоефективність», МНТК СЕЕ, Крим, м. Алушта, 2008 – 2010 рр.;

– Всеукраїнській науково-технічній конференції молодих учених і фахівців «Електромеханічні системи, методи моделювання й оптимізації», м. Кременчук, 2009 – 2010 рр.;

– Міжнародній науково-технічній конференції «Електромеханічні системи, методи моделювання й оптимізації», м. Кременчук, 2008 – 2010 рр.;

– Міжнародній науково-технічній конференції «Проблеми розвитку рейкового транспорту», Крим, 2010 р.;

– Міжнародній науково-технічній конференції «Стабільний розвиток гірничо-металургійної промисловості», м. Кривий Ріг, травень 2009 р.;

– X-й Міжнародній  конференції «Контроль та управління в складних системах» КУСС'2010, м. Вінниця, жовтень 2010 р.

У цілому робота доповідалася на Міжнародній науково-технічній конференції «Електромеханічні системи, методи моделювання й оптимізації» м. Кременчук, 2010 р.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені в 16 наукових працях, в тому числі у 14, опублікованих у фахових наукових виданнях, що входять до переліку ВАК України та у заявці на винахід (корисну модель).

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п’ятьох розділів, висновків, списку використаних джерел (127 найменувань на 15 сторінках) та 8 додатків на 51 сторінці. Загальний обсяг роботи 268 сторінок. Основна частина займає 202 сторінки, містить 112 рисунків та 5 таблиць, з них 102 рисунки та 5 таблиць займають повністю 56 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі досліджень, визначено наукову новизну та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі представлені та формалізовані розроблені вимоги до рівня електроенергоефективності багатодвигунних тягових електротехнічних комплексів промислових двохосьових електровозів для умов керування  за системою багатьох одиниць. Рекомендовано тактику класифікації структур ТЕТК за блоковим принципом: одноблочні, що складаються з одного або декількох блоків «перетворювач – тяговий двигун», не зв'язаних між собою, та двоблочні – з пари блоків «перетворювачі – тягові двигуни».

В якості першого кроку на перспективу досліджень розроблені варіанти одноблочних  та більш функціональноспроможних двоблочних структур ТЕТК на основі IGB-транзисторних перетворювачів напруги живлення тягових двигунів як перспективи модернізації ТЕТК двохосьових промислових електровозів.

В основу тактики синтезу очікуваної структури ТЕТК запропоновано та покладено принцип універсальності використання IGB-транзисторів та їх модулів, що дозволило створити компактну багатофункціональну структуру, яка містить мінімально необхідну для функціонування кількість силових елементів та забезпечує оптимально високий к.к.д. тягового комплексу в цілому при керуванні за системою багатьох одиниць (рис.1).

Оцінено можливість та ефективність різних видів електрогальмування для  електровозів, що експлуатуються в підземних умовах. Так аналіз одного з ефективних для умов електротранспорту видів гальмування – рекуперативного, показав,  що енергія, яку можливо використати під час одного рейсу для рекуперації в тягову контактну мережу (з урахуванням реальних швидкостей електропотягів у підземних умовах та їх к.к.д.) складає 0,44 . Враховуючи, що під час одного рейсу електропотяг споживає з мережі близько 18 , економія електроенергії складає 2,4%. Така незначна ефективність рекуперації пояснюється низькими швидкостями електропотягів (особливо завантажених)  – до 10 км/год. Разом з тим, для реалізації рекуперації енергії та забезпечення можливості її споживання необхідне суттєве ускладнення системи керування електропотягом (при наявності вузла рекуперативного гальмування кількість елементів силової частини схеми ТЕТК збільшується майже в 2 рази), що для габаритних умов промислових електровозів зчіпною масою 7…14 кН є досить проблематичним.

Рис. 1.

У другому розділі наведено результати досліджень електромагнітних процесів у багатодвигунних тягових електротехнічних комплексах постійного струму. Обґрунтовано основні передумови та необхідність проведення комплексу таких досліджень.

Оцінено зміну параметрів ТЕД в режимах: форсованого, повного, ослабленого збуджень та резисторного гальмування.

Доведено, що необхідності втручання в режими збудження ТЕД для типів електровозів, що аналізуються, та умов їх функціонування немає.

Показано, що в режимі резисторного гальмування в структурі двоблочного ТЕТК має місце послідовне збудження ТЕД (схема заміщення тягового модуля електротехнічного комплексу показана  на рис. 2, а), на відміну від структури  одноблокової, де має місце паралельне збудження (рис. 2, б). На цих рисунках: – опір обмотки якоря;  – опір гальмівного резистора;  – опір обмотки збудження ();  – індуктивність обмотки якоря; – індуктивність обмотки збудження;  – IGB- транзистор.

Підтверджено, що важливим фактором у режимі гальмування  є нижній  рівень швидкості потяга, що рівносильний нижньому рівню е.р.с.  ТЕД, при якому можна забезпечити заданий струм гальмування , зокрема (1).

Цей стан системи відповідає  (де  –  коефіцієнт заповнення періоду модуляції)  коли  IGB-транзистор  повністю  включений, ШІМ відсутня. Тоді:

,

(1)

де , ,  – активні опори, відповідно, обмотки якоря, додаткового гальмівного навантаження, обмотки збудження; – е.р.с. електричного двигуна; – падіння напруги в транзисторі  .

Рис. 2.

При включеному транзисторному модулі  на інтервалі :

;

(2)

,

(3)

де ; приймається з урахуванням () IGB-транзистора ;   =; .

Після перетворення:

;

(5)

,   (6)

де при виключеному IGB-транзисторі  на інтервалі : ; ; .

При порівнянні виразів (2) – (6), з припущеннями , , , видно, що розмах коливань струму якоря при послідовному самозбудженні менший, ніж при паралельному.

Нижня межа частоти обертання при резисторному гальмуванні за схемою з послідовним збудженням електричної машини знаходиться з (7) при , тобто при довгостроково включеному IGB-транзисторі :

.

(7)

Таким чином, обидві запропоновані та проаналізовані структури самозбудження тягових електричних двигунів рівноцінні відносно забезпечення нижнього рівня швидкості гальмування потягу.

В третьому розділі проаналізовано вплив зміни структур з’єднання чотирьохдвигунного електротехнічного комплексу та параметрів реально існуючих ТЕД типу ДТН-45 на сумарні тягові координати електровозів при керуванні в комплексі за системою багатьох одиниць і роботі на спільне навантаження.

У результаті оцінки можливих варіантів зміни структур з'єднання та параметрів ТЕД отримано ряд характеристик координат поведінки складових ТЕТК, окремі з яких приведені на рис. 3 для варіанту паралельного з’єднання всіх чотирьох двигунів при відмові одного двигуна та зміні параметрів двох інших двигунів. На рис. 3: a) вплив зміни опору для двигунів зі зміненими параметрами; б) вплив зміни потоку для двигунів зі зміненими параметрами; в) вплив зміни опору для двигунів із незміненими параметрами;  г) вплив зміни потоку для двигунів із незміненими параметрами; ; ; .

Рис. 3.

З наведених графіків видно, що при паралельному з'єднанні ТЕД практично відсутній вплив зміни параметрів на напругу живлення двигуна. Невеликі зміни обумовлені впливом опору контактної мережі живлення.

При пробуксовуванні одного практично однаково приймають додаткове навантаження інші три двигуни, при цьому вони виявляються перевантаженими за струмом на 7…10%, а частота обертання зменшується на 10%. При пробуксовуванні двох колісних модулів «ТЕД – колісна пара» інші два двигуни виявляються перевантаженими за струмом на 25…29% при зниженні частоти – на 22…24%. В обох випадках пробуксовуючий двигун виявляється недовантаженим за струмом на 41…42%, а за моментом на 65…66%.

У разі відмови одного із двигунів інші три перевантажуються за струмом на 13 …17%, а при відмові двох двигунів на 38 … 42%. Вплив зміни коефіцієнта потоку є значно більшим.

У нормальному режимі роботи при зменшенні  двигун з параметрами, що змінилися, буде перевантажений за струмом на 33%, а інші двигуни недовантажені на 4%. При збільшенні  двигун з параметрами, що змінилися, виявиться недовантаженим на 19%.

При пробуксовуванні одного двигуна та зміні  частота обертання зменшується на 4…13%. Зменшення  веде до перевантаження за струмом двигуна зі зміненими параметрами на 44%, а збільшення коефіцієнта потоку – до недовантаження на 10% для двигунів зі зміненими параметрами й перевантаження на 14% для двигунів без змін.

При пробуксовуванні двох ТЕД і зміні  частота обертання зменшується на 17…27%. Зменшення  веде до перевантаження за струмом на 63% двигуна зі зміненими параметрами, а при збільшенні – до перевантаження на 5% для двигунів зі зміненими параметрами й перевантаження на 32% для двигунів без змін.

Відмова одного ТЕД призводить до перевантаження двигуна із зміненим  на 51…(-6)%, а двох – 79…16%. Відповідно, ТЕД з незміненими параметрами також будуть перевантажені на 9…38% та  31…48%.

Також проаналізовано й проведено порівняння варіантів послідовно-паралельного та послідовного з’єднання всіх чотирьох ТЕД тягових модулів електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць. Отримані порівняльні залежності тягових координат. На основі порівнянь для практики розробки структури ТЕТК прийнято та рекомендується паралельне з’єднання ТЕД в силу переваги цієї структури при імпульсному регулюванні напруги живлення тягових двигунів.

Для аналізу зміни тягових координат чотирьохдвигунного ТЕТК електропотягу при керуванні за системою багатьох одиниць, для випадків локального зникнення чи раптового (несанкціонованого системою керування) виникнення напруги живлення на клемах окремих ТЕД (ТЕД-2 – ТЕД-4), було проведено комплекс досліджень на комп’ютерній моделі. Моделювання різноманітних ситуацій показало, що найбільш ненадійним режимом функціонування ТЕТК є режим, коли в роботі знаходиться один з чотирьох ТЕД (три не працюють) (рис.4 для ТЕД-2 – ТЕД-4 та  рис.5 для ТЕД-1, де ; ;  приведені до номінальних величини ).

Поява живлення на затискачах окремих ТЕД, як і його раптова відсутність, викликають у функціонуючому ТЕД значення струму та моменту триразово більші за номінальні, а швидкість руху електропотягу понижується до значень поло-

вини номіналу. При роботі трьох ТЕД (один не функціонує) значення струму та моменту на функціонуючих двигунах перевищують на 20% робочі величини, а швидкість електропотягу знижується на 15%.

Рис. 4.

Рис. 5.

У четвертому розділі містяться дослідження процесів електромагнітної сумісності (ЕМС) контактної мережі живлення та тягового електротехнічного комплексу електровозів з імпульсними системами регулювання напруги живлення ТЕД і керування за системою багатьох одиниць.

Аналізу підлягали індустріальні та кондуктивні види завад, що створюються при ШІМ напруги живлення ТЕД тягових електротехнічних комплексів та випрямлячів тягових підстанцій.

Встановлено, що основна проблема ЕМС ТЕТК промислових електровозів з контактною мережею живлення при функціонуванні їх у підземних умовах і суттєва різниця від аналогів, які працюють у звичайних (наземних) умовах, полягає в незначних (1…1,5 м) відстанях від джерела завад – КМЖ і паралельно функціонуючі канали зв'язку та автоматики, що використовують мережу живлення в якості лінії для передачі сигналів в діапазоні частот 300 Гц …40 МГц.

Весь цей спектр завад небезпечний для пристроїв, які функціонують паралельно з системою ТЕТК, оскільки приводять до порушення працездатності  комп'ютерів, датчиків, пристроїв зв'язку й т.д. При застосуванні структур ТЕТК електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць ці завади додатково впливають на якість переданого сигналу від ведучого (головного) електровоза на ведений.

Обґрунтовано та доведено, що коло проблем, які підлягають вирішенню для забезпечення ЕМС системи КМЖ - ТЕТК, зводиться до досліджень:

– індустріальних радіозавад і кондуктивних завад, що генеруються ШІП і фільтрів захисту КМЖ від них;

– кондуктивних завад частотою 300 Гц, що генеруються випрямлячами тягових підстанцій і фільтрів захисту ТЕТК від них;

– захисту ТЕТК від імпульсів наднапруг у КМЖ.

У підсумку, крім розробки алгоритму керування ШІП за мінімумом викривлення кривих струму й напруги, актуальним є завдання  розробки багатоцільового  універсального фільтру, як найбільш відповідного до вимог ЕМС для ТЕТК електровозів різної потужності в комплексі пристроїв захисту, що відповідають вимогам, які пред'являються різними вихідними технологічними позиціями.

Аналіз електромагнітних процесів як в усіх елементах ТЕТК, так і в КМЖ та ТЕД при застосуванні відомих структур Г-подібних низькочастотних (рис. 6) і П-подібних фільтрів з колом високочастотного шумопоглинання, дозволив визначити основні напрямки формування необхідних структур захисних кіл. При цьому було доведено, що найважливішим фактором рівня ефективності того чи іншого типу фільтру, а тому доцільності їх застосування, є вибір складових їх елементів (,). Важливою складовою вибору типу та параметрів фільтрів в даному випадку також є захист ТЕТК від викидів напруги в КМЖ, що відслідковується з середньою частотою 2-3 рази в секунду та пов'язаного з втратою контакту між мережею живлення та  струмоприймачем електровозу. При цьому  слід  враховувати

Рис.6.

важливу варіаційну ситуацію, притаманну лише керуванню за системою багатьох одиниць: один електровоз потягу може втрачати напругу живлення, а другий ні, та навпаки. Так при відключенні навантаження одного електровозу (наприклад,  на спрощеній схемі заміщення КМЖ та ТЕТК електро-

возів Г-подібним вхідним фільтром на рис. 6) на  другому (), що залишився в роботі  виникає імпульс напруги, обумовлений надлишковою магнітною енергією , накопиченою контактною мережею – .

У зв'язку з цим при виборі параметрів аналізувався ряд методів їх вибору, але ефективні розрахунки (8) – (13), з урахуванням пульсацій струму ТЕД, вказали на можливість отримання кращих варіантів. Так пульсації струму в дроселі фільтра, :

.

(8)

Для максимальних та мінімальних значень струмів отримуємо:

;

(9)

;

(10)

.

(11)

Максимальне значення коефіцієнту пульсацій струму в ТЕД при

;

(12)

при цьому:

,

(13)

де   – коефіцієнт заповнення імпульсів при ШІМ в момент пуску ТЕД;   – період модуляції та час провідності ключа VS і нульового діода VD;  – електромагнітна постійна часу ТЕД.

Спільний розв’язок рівнянь (8) та (11) при  дає більш точні значення параметрів фільтра для захисту від комплексу завад, що генеруються ШІП тягового приводу.

У п'ятому розділі приведені запропонована тактика синтезу та практичне втілення варіанту розробленої структури керування тяговим електротехнічним комплексом електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць. Висвітлено результати досліджень експериментального зразка тягового електротехнічного комплексу для електровозів зчіпною масою 14 кН з керуванням за системою багатьох одиниць. Наведено методику та програму досліджень експериментальних зразків в промислових умовах.

Підтверджена ефективність запропонованих рішень та теоретичних досліджень результатами експериментальних випробувань в умовах діючих підприємств.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на основі одержаних теоретичних і прикладних результатів та їх систематизації обґрунтовано та вирішено наукове завдання підвищення ефективності та покращення режимів функціонування тягових електротехнічних комплексів постійного струму двохосьових промислових електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць.

Виконані у дисертаційній роботі дослідження дозволили одержати наступні наукові результати:

1. Розширено межі теорії аналізу способів керування тяговими електротехнічними комплексами двохосьових промислових електровозів в напрямку тактики оцінки рівня їх енергетичної ефективності. Встановлено, що найбільш   доцільним та сучасним шляхом підвищення ефективності тягових комплексів постійного струму при керуванні за системою багатьох одиниць є створення зразків із адаптивно-підлеглим регулюванням всіх складових тягових координат у функції параметрів самих електровозів.

2. Обґрунтовано й запропоновано напрям модернізації існуючих та розробки нових тягових електротехнічних комплексів постійного струму на базі IGB-транзисторних модулів, яка використовує позитивний досвід створення та експлуатації промислових аналогів у сполученні із сучасними вимогами й можливостями та дозволяє формалізувати реалістичні критерії оцінки ефективності при виборі перспективних варіантів.

3. На основі формалізованих варіантів структур тягових електротехнічних комплексів двохосьових електровозів за блочним принципом та виходячи із запропонованого принципу багатофункціональності використання IGB-транзисторів, розроблено структуру контуру перетворення електричної енергії ТЕТК з послідовно-паралельним з’єднанням 4-х тягових модулів при розгоні та перехресним самозбудженням при гальмуванні електровозів. Дане структурне рішення містить мінімальну кількість елементів і дозволяє здійснювати плавний розгін та резисторне гальмування составу, оптимізувати процес руху, вирішити проблему захисту електроустаткування, забезпечити необхідний діапазон обмежень в режимі тяги і плавне ослаблення поля двигунів з можливістю форсування його при пуску та буксуванні.

4. Досліджено електромагнітні процеси в тяговому комплексі при плавному ослабленні збудження тягового двигуна та отримано співвідношення, які характеризують часові залежності струмів якорів на періоді модуляції напруги. Отримані рівняння, які дозволяють оцінити рівень пульсацій струму якоря при плавному ослабленні збудження двигуна.

5. Досліджено електромагнітні процеси в системах резисторного гальмування з паралельним і послідовним самозбудженням тягових двигунів, які працюють в генераторному режимі, отримано співвідношення, що описують зміну гальмівного струму якоря і струму збудження на періоді модуляції імпульсного перетворювача тягового комплексу. Встановлено, що пульсації гальмівного  струму якоря при паралельному й послідовному самозбудженні практично однакові й менші, ніж у тяговому режимі.

6. Отримані нові співвідношення для визначення нижнього рівня е.р.с. двигуна при гальмуванні в схемах з паралельним та з послідовним самозбудженням. Встановлено, що для обох варіантів схем нижні рівні  е.р.с. практично збігаються; забезпечується діапазон зміни швидкості електровоза при гальмуванні із заданим гальмівним струмом якоря орієнтовно (8...10):1.

У тяговому електроприводі з  двигунами запропоновано використовувати зсув моментів комутації  в імпульсних  перетворювачах,  що діють синхронно, на час , що дозволяє зменшити ємність його вхідного фільтрового конденсатора в  раз (завдяки чому знизити його вартість і об'єм).  Для підвищення надійності резисторного гальмування запропоновано дублювати процес передзбудження тягових двигунів на початку гальмування підключенням зарядженого конденсатора до обмоток збудження ТЕД.

7. Отримано залежності, що визначають зміну електромеханічних характеристик тягових електричних двигунів. Встановлено, що:

– зміна індуктивності обмотки якоря ± 50% від номінального значення приведе до зміни напруги якоря й швидкості обертання ТЕД до 1%; а струму якоря – до -6...3% у динамічних режимах;

– у статичному режимі зміна індуктивності в аналізованих межах не впливає на напругу й струм якоря, а також швидкість обертання;

– зміна  опору  обмотки  якоря ± 10% від номінального значення в динамічному режимі приводить до зміни струму якоря - 20... 10%; швидкості ± 5%, зміна напруги становить не менше 1%;

– у статичному режимі зміна опору приводить до зміни швидкості ±5%, інші параметри не змінюються;

– зміна коефіцієнту потоку ± 50% від номінального значення приводить до зміни напруги якоря на ± 1,5% як у статичному, так і в динамічному режимах, а зміна струму якоря й частоти обертання перебуває в діапазоні ± 50%;

– найбільш суттєво на електромеханічні параметри тягових електричних двигунів впливає зміна коефіцієнта потоку.

8. Встановлено, що індустріальні радіозавади, що генеруються ШІП тягового комплексу в контактну мережу живлення, фільтруються Г-подібним LC-фільтром. Постійні кондуктивні завади мінімізуються установкою дроселя прийнятних габаритів на вході ШІП.

Захист електричного обладнання електровозів від дії трьохсотгерцової гармоніки напруги контактної мережі забезпечується вхідним Г-подібним LC-фільтром, але потребує нової елементної бази, а також нових схемних рішень з метою мінімізації додаткових енергетичних втрат та габаритів фільтра.

9. Запропонована структура тягового електротехнічного комплексу, сформованого з двох незалежних тягових одиниць та радіоканалом передачі керуючих сигналів з головного електровоза на ведений,  дозволяє:

– здійснювати режим постійного функціонування в тяговому комплексі з керуванням за системою багатьох одиниць;

– реалізовувати необхідність тимчасового швидкого об'єднання двох систем керування електровозами, які як у стандартних (штатних), так і  в аварійних (позаштатних) ситуаціях працюють незалежно один від одного, з функціонуванням за системою багатьох одиниць;

– дистанційно керувати електровозами при вантажно-розвантажувальних операціях.

10. Розроблено дослідницький зразок тягового електротехнічного комплексу розробленої структури для двохосьових контактних електровозів з керуванням за системою багатьох одиниць, який пройшов комплекс лабораторних і попередніх випробувань в умовах шахти «Батьківщина» Криворізького залізорудного комбінату (м. Кривий Ріг). Результати теоретичних і експериментальних досліджень та нові патентозахищені схемотехнічні рішення передані та використані ВАТ ТД «Електричні машини» (м. Харків), ДП «НВК «Електровозобудування»» (м. Дніпропетровськ), ТОВ «Електрозахист» (м. Харків) для освоєння випуску нових типів електроенергоефективних тягових комплексів постійного струму електрифікованих видів транспорту.

Отримано соціальний та економічний ефект в розмірі 21,1 тис. грн. на рік на один комплект, що підтверджено відповідними актами впровадження.

Результати досліджень використовуються в навчальному процесі у Кременчуцькому національному університеті імені Михайла Остроградського.

Список основних опублікованих праць за темою  ДИСЕРТАЦІЇ

1. Юрченко О.Н. Электромагнитная совместимость тягового электропривода постоянного тока электровоза с питающей контактной сетью / Юрченко О.Н., Синчук О.Н., Лозовой Д.Ю., Ключка А.С, Якимец С.Н // Вісник Кременчуцького

державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. Вип. 5/2009(58) Ч.1. Кременчук: КДУ, 2009. С. 25-32.

2. Синчук О.Н. Защита тягового электропривода рудничного контактного электровоза от сверхнапряжений в питающей сети / Синчук О.Н., Юрченко О.Н., Синчук И.О., Лозовой Д.Ю., Ключка А.С, Якимец С.Н. // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. – Вип. 5/2009(58) Ч.1. – Кременчук: КДУ, 2009. – С. 23-24.

3. Сінчук О.М. Тяговий електротехнічний комплекс постійного струму для промислових електровозів з керуванням по системі багатьох одиниць / Сінчук О.М., Гузов Є.С., Сінчук І.О., Якимець С.М., Мельник О.Є. // «Проблемы автоматизированного електропривода. Теория и практика». Вестник национального технического университета «ХПИ». Выпуск 28. Х.: НТУ «ХПІ», 2010. С. 298-301.

4. Синчук О.Н. Энергоэффективное управление тяговым электротехническим комплексом промышленных двухосных электровозов по системе многих единиц / Синчук О.Н., Гузов.Е.С., Мельник О.Е., Якимец С.Н. // Вісник СНУ ім. В. Даля  №5 (147) Частина 1. Луганськ: СНУ, 2010. – С. 224-228.

5. Синчук О.Н. Энергоэффективная система управлення промышленными электровозосоставами  в условиях  шахт и  рудников / Синчук О.Н., Синчук И.О.,

Якимец С.Н., Пасько О.В. // Вісник СНУ ім. В. Даля – №5 (147) Частина 1. – Луганськ: СНУ, 2010. – С. 228-233.

6. Синчук О.Н. Исследование электромагнитных процессов в системе «IGВТ-преобразователь - тяговый двигатель» в режиме ослабления возбуждения двигателя / Синчук О.Н., Синчук И.О., Ключка А.С. Якимец С.Н., Буйвол Б.А. // «Проблемы автоматизированного електропривода. Теория и практика». Вестник национального технического университета «ХПИ».– Выпуск 28.  Х.: НТУ «ХПІ», 2010. – С. 87-90.

7. Синчук О.Н. К вопросу оценки возможностей и эффективности различных видов электрического торможения промышленных электровозов / Синчук О.Н., Синчук И.О., Якимец С.Н., Ключка А.С, Губин И.В., Гузов Э.С., Каневский В.В., Грудская В.П. // Вісник Кременчуцького державного університету імені Михайла Остроградського.  Вип. 4/2010(63) Ч.2.  Кременчук: КДУ, 2010.  С. 51-54.

8. Сінчук І.О. IGBT-перетворювач в структурі тягових електротехічних комплексів постійного струму з керуванням по системі багатьох одиниць / Сінчук І.О., Гузов Е.С., Якимець С.М., Мельник О.Е. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск. «Проблеми сучасної електротехніки».Частина 3.  К.: ІЕД НАН України, 2010. С.81-84.

9. Синчук О.Н. К оценке влияния отклонения параметров тяговых двигателей на режимы работы групповых электроприводов электровозов при управлении по системе многих единиц / Синчук О.Н., Якимец С.Н., Ключка А.С., Хараджян А.А // «Проблемы автоматизированного електропривода. Теория и практика». Вестник национального технического университета «ХПИ». –  Выпуск 28. – Х.: НТУ «ХПІ», 2010. – С. 383-387. 

10. Синчук О.Н. Двухблочный IGBT-преобразователь для тягового электротехнического комплекса с управлением по системе многих единиц / Синчук О.Н., Чернышов А.А., Ключка А.С., Синчук И.О., Гузов Э.С., Якимец С.Н. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск. «Силова електроніка та енерго-ефективність». Частина 2. К.: ІЕД НАН України, 2010. С.  5-6.

11. Синчук И.О. Исследование электромагнитных процессов в тяговых электромеханических комплексах с IGBT-преобразователями при резистором торможении электрических двигателей / Синчук И.О., Ключка А.С., Якимец С.Н., Лесной Н.И. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск. «Проблеми сучасної електротехніки».Частина 2. К.: ІЕД НАН України, 2010. С.130-135.

12. Карагаев В.И. Определение параметров радиосигналов и мощности приемо-передающего устройства промышленных электровозов при управлений по системе многих единиц в условиях рудных шахт / Карагаев В.И., Ключка А.С, Якимец С.Н., Коваль О.А., Доценко Ю.А // Вісник Кременчуцького державного університету імені Михайла Остроградського. – Вип. 3/2010(62) Ч.2. – Кременчук: КДУ, 2010. С. 99-102.

13. Sinchuk O.N Research of electromagnetic processes in system «IGBT-converter - traction electric motor» in the mode of motor field decay / Sinchuk O.N. , Sinchuk I.O., Kljuchka A.S., Jakimets S.N., Buyvol B.A. // Вісник  Кременчуцького державного університету імені Михайла Остроградського. – Вип. 4/2010(63) Ч.1. – Кременчук: КДУ, 2010. – С. 40-43.

14. Sinchuk O.N. To a question of an estimation of possibilities and efficiency of various kinds of electric braking of industrial electric locomotives / Sinchuk O.N., Sinchuk I.O., Jakimets S.N., Kljuchka A.S. // «Проблемы автоматизированного  електропривода. Теория и практика». Вестник национального технического университета «ХПИ». –  Выпуск 28. – Х.: НТУ «ХПІ», 2010. – С. 312-316.

15. Синчук О.Н. Анализ электромагнитных процессов в многодвигательном тяговом электротехническом комплексе при локальном исчезновении напряжения питания в отдельных электрических двигателях / Синчук О.Н., Синчук И.О., Давыдов А.Ю., Якимец С.Н., Усатенко А.В., Пасько О.В. // Локомотив информ. № 10 (октябрь) 2010. С. 7-11.

16. Сінчук О.М., Гузов Е.С., Сінчук І.О., Караманіць Ф.І., Якимець С.М., Чорна В.О. Здвоєний тяговий електропривод постійного струму. Заявка на винахід (корисну модель) u 2010 04877.

Анотація

Якимець С.М. Структура та режими функціонування тягового електротехнічного комплексу постійного струму двохосьових електровозів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – Електротехнічні комплекси та системи. – Кременчуцький національний  університет імені Михайла Остроградського, Кременчук, 2010.

У дисертаційній роботі запропонований, теоретично обґрунтований та практично реалізований новий перспективний напрям вирішення наукової задачі створення електроенергоефективних структур багатодвигунних тягових електротехнічних комплексів постійного струму.

В роботі обумовлено та запропоновано напрям модернізації (розробки) нових тягових електротехнічних комплексів постійного струму на основі IGB- транзисторних модулів, а також формалізовано структури тягових електричних приводів двохосьових електровозів за блочним принципом.

Розроблено структурне рішення комплектного чотирьохдвигунного тягового електроприводу з послідовно-паралельним з’єднанням тягових двигунів при розгоні та перехресним самозбудженням при гальмуванні двохосьового електроприводу на основі багатоцільових широтно-імпульсних перетворювачів з IGВ- транзисторними модулями в колах обмоток якоря та збудження двигуна. Це дозволяє використовувати комбіноване регулювання напруги в системі, плавний розгін составу, плавне ослаблення поля тягових двигунів, з форсуванням збудження при пуску та буксуванні (ослаблюючи при цьому збудження до нуля), забезпечувати необхідний діапазон регулювання швидкості в режимі тяги, резисторне гальмування, автоматизувати процес руху та захисту електрообладнання, досягти високих тягово-енергетичних показників транспортного комплексу в цілому.

Досліджено електромагнітні процеси в системах резисторного гальмування, отримані співвідношення, які описують зміну гальмівного струму якоря та струму збудження на періоді модуляції імпульсного перетворювача тягового комплексу.

Отримано співвідношення для визначення нижнього рівня е.р.с. двигуна при гальмуванні в схемах  з  паралельним та послідовним самозбудженням, а  також за-лежності, які визначають зміну електромеханічних характеристик тягових електричних двигунів.

В роботі виконано перевірку результатів аналітичних досліджень методами математичного моделювання. Експериментальний зразок двохосьового електровозу з розробленим тяговим електротехнічним комплексом пройшов комплекс лабораторних та попередніх випробувань.

Ключові слова: тяговий електротехнічний комплекс; керування за системою багатьох одиниць; промисловий електровоз; IGB-транзисторний модуль.

АННОТАЦИЯ

Якимец С.Н. Структура и режимы функционирования тягового электротехнического комплекса постоянного тока двухосных электровозов. – Рукопись.

Диссертация  на соискание  ученой  степени  кандидата  технических наук  по специальности 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы. – Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, Кременчуг, 2010.

В диссертационной работе предложено, теоретически обосновано и практически реализовано новое перспективное направление решения научной задачи создания электроэнергоэффективных структур многодвигательных тяговых электротехнических комплексов постоянного тока. Установлено, что наиболее рациональным путем повышения энергетической и экономической эффективности таких комплексов является создание гибких адаптивных импульсных систем для синтеза тяговых комплексов при управлении по системе многих единиц с подчиненным регулированием всех тяговых параметров.

В работе обосновано и предложено направление модернизации (разработки) новых тяговых электротехнических комплексов постоянного тока на базе IGB-транзисторных модулей, использующее положительный опыт создания и эксплуатации электроприводов в сочетании с современными требованиями и возможностями, которое позволило выработать критерии оценки эффективности и выбрать перспективный вариант. Формализованы структуры тяговых электрических приводов двухосных электровозов по блочному принципу.

Разработано структурное решение комплектного четырехдвигательного тягового электропривода с последовательно-параллельным соединением тяговых двигателей при разгоне и с перекрестным самовозбуждением при торможении двухосного электровоза на основе многоцелевых широтно-импульсных преобразователей с IGВ-транзисторными модулями в цепях обмоток якоря и возбуждения двигателей, что позволило использовать комбинированное регулирование напряжения в системе, плавный разгон состава, плавное ослабление  поля тяговых  двигателей, форсирование возбуждения последних при пуске и буксовании, и тем самым ослабить возбуждение до нуля, обеспечить требуемый диапазон  регулирования скорости в режиме тяги, резисторное торможение, автоматизировать процесс движения и защиты электрооборудования, достичь высоких тягово-энергетических показателей транспортного комплекса предприятия в целом.

Использование предложенного принципа многофункциональности использования      IGB-транзисторов   в  контурах преобразования электрической  энер- гии позволяет конструировать компактные структуры тяговых приводов, содержащих минимальное количество элементов и обеспечивающих высокий к.п.д. системы.

Синтезированная структура позволяет: осуществлять режим постоянного функционирования в тяговом комплексе с управлением по системе многих единиц; реализовывать необходимость временного и быстрого объединения двух  систем управления электровозами, которые как в стандартных (штатных), так и в аварийных (нештатных) ситуациях работают независимо друг от друга, для функционирования по системе многих единиц; дистанционно управлять электровозами при погрузочно-разгрузочных операциях.

Исследованы электромагнитные процессы в системах резисторного торможения с параллельным и последовательным самовозбуждением тягового двигателя, работающего в генераторном режиме,  получены  соотношения, описывающие

изменение тормозного тока якоря и тока возбуждения на периоде модуляции импульсного преобразователя тягового комплекса. Установлено, что пульсации  тормозного тока якоря при параллельном и при последовательном самовозбуждении практически одинаковы и меньше, чем в тяговом режиме.

Выведены соотношения для определения нижнего уровня э.д.с. двигателя при торможении в схемах с параллельным и с последовательным самовозбуждением. Для обеих схем нижние уровни э.д.с. практически совпадают. Обе схемы обеспечивают диапазон изменения скорости электровоза при торможении с заданным тормозным током якоря ориентировочно (8…10):1.

В - двигательном тяговом электроприводе двухосных электровозов предложено использовать сдвиг моментов коммутации в импульсных преобразователях, действующих синхронно, на время , что позволяет уменьшить емкость его фильтрового конденсатора в  раз, и, следовательно, снизить его стоимость и объем.

Получены зависимости, определяющие изменение электромеханических характеристик тяговых электрических двигателей. Обосновано и доказано, что защита электрооборудования электровоза от сверхнапряжений обеспечивается Г-образным LC-фильтром, но требует усовершенствования в части повышения надежности.

В работе выполнена проверка результатов аналитических исследований путем математического моделирования четырехдвигательного тягового электропривода с управлением по системе многих единиц. Экспериментальный образец двухосного электровоза с разработанным тяговым электротехническим комплексом для двухосных электровозов прошел комплекс лабораторных и предварительных испытаний в условиях шахты «Родина» ОАО «Криворожский железорудный комбинат». Результаты исследований и новые патентозащищенные схемотехнические решения переданы ОАО «Электрозащита» (г. Харьков),  ГП «НПК Электровозостроение» (г. Днепропетровск), ОАО «Электромашина» (г. Харьков) для освоения выпуска новых типов электроэнергоэффективных тяговых электроприводов постоянного тока электрифицированного транспорта для шахт и рудников. Получен социальный и ожидаемый экономический эффект, что подтверждено соответствующими актами.

Ключевые слова: тяговый электротехнический комплекс; управление по системе многих единиц; промышленный электровоз; IGB-транзисторный модуль.

ABSTRAСT

S.M. Yakimets. Structure and operational modes of traction electrical complex of direct current of biaxial electric locomotives. – Manuscript.

Ph.D. thesis in the specialty 05.09.03 – Electrotechnical complexes and systems. – Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, Kremenchuk, 2010.

A new prospective line of solving the scientific problem of creation of electric power efficient structures of direct current multi-motor electrotechnical complexes has been offered, theoretically grounded and practically realized in the thesis.

A line of modernization (development) of new direct current traction electrical complexes  based on  IGB  transistor  modules has  been conditioned and  offered, and structures of traction electric drives of biaxial electric locomotives have been formalized according to a block principle in the paper.

A structural solution of a complex four-motor traction electric drive with series-parallel connection of traction motors during acceleration and criss-cross self-excitation during braking of biaxial electric drive, based on multi-purpose pulse width converters with IGB transistor modules in armature coil circuits and motor excitation has been developed.

Electromagnetic processes in the systems of resistor braking have been researched, relations describing change of armature braking current and excitation current on the period of modulation of the traction complex pulse converter have been obtained. A relation necessary for determination of the motor EMF lower level during braking in the circuits with parallel and series self-excitation, as well as dependences defining change of traction electric motors electromechanical characteristics, have been determined.

Verification of analytic research results was made by methods of mathematic modeling in the paper. Experimental model of biaxial electric locomotive with the developed traction electric complex for biaxial electric locomotives has undergone a complex of laboratory and preliminary trials.

The results of the research and new patented schematic solutions have been given to Joint-Stock Company “Electroprotection” (Kharkiv), Joint-Stock Company “Electric Locomotives Construction” (Dnipropetrovs’k), Joint-Stock Company “Electric Machines” (Kharkiv) to start manufacture of new efficient power traction direct current electric motors for electric transport.

Key words: traction electric complex; many-unit system control; industrial electric locomotive; IGB transistor module.


ЯКИМЕЦЬ Сергій Миколайович

СТРУКТУРА ТА РЕЖИМИ ФУНКЦІОНУВАННЯ ТЯГОВОГО

ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОГО КОМПЛЕКСУ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

ДВОХОСЬОВИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

(Автореферат)

Підписано до друку «     » __________ 2011 р. Формат 30х42/4.

Папір офсетний. Обсяг      авт. аркуша.

Наклад 100 прим. Замовлення №____

Видавничий відділ Кременчуцького національного університету

імені Михайла Остроградського

вул. Першотравнева 20, м. Кременчук, Полтавська обл., 39600


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18504. Аналіз виробництва та реалізації продукції 149 KB
  Тема 4. Аналіз виробництва та реалізації продукції Значення завдання джерела даних та система показників аналізу. Аналіз ринку продукції підприємства. Аналіз обсягу випуску продукції. Аналіз випуску продукції за структурою і асортиментом. Аналіз по...
18505. Аналіз стану і використання основних засобів 124.5 KB
  ТЕМА 5. Аналіз стану і використання основних засобів 1. Значення завдання та джерела даних аналізу. 2. Аналіз виробничих потужностей підприємства. 3. Аналіз складу структури технічного стану і руху основних засобів 4. Аналіз узагальнюючих показників ефективності в
18506. Аналіз забезпеченості підприємства матеріальними ресурсами та їх використання 73 KB
  Тема 6 Аналіз забезпеченості підприємства матеріальними ресурсами та їх використання 1. Значення завдання та джерела даних аналізу предметів праці. 2. Загальна оцінка виконання плану матеріальнотехнічного постачання. 3. Аналіз складських запасів матеріальних ресу
18507. Аналіз використання трудових ресурсів 79.5 KB
  Тема 7. Аналіз використання трудових ресурсів Значення завдання та джерела даних аналізу кадрового потенціалу підприємства. Аналіз стану трудових ресурсів і забезпеченості ними підприємства. Аналіз використання робочого часу. Аналіз продуктивності прац
18508. Аналіз витрат підприємства і собівартості продукції 85.5 KB
  Тема 8 Аналіз витрат підприємства і собівартості продукції Значення завдання та джерела даних аналізу. Оцінка собівартості продукції за узагальнюючими показниками. Аналіз прямих витрат в собівартості продукції. Аналіз комплексних статей витрат.
18509. Аналіз фінансових результатів діяльності підприємства 134.5 KB
  Тема Аналіз фінансових результатів діяльності підприємства Значення система показників завдання та джерела даних аналізу фінансових результатів. Загальна оцінка рівня та динаміки формування фінансових результатів. Аналіз валового прибутку підприємства. ...
18510. Аналіз фінансового стану підприємства 173 KB
  Тема Аналіз фінансового стану підприємства Поняття значення завдання та джерела аналізу фінансового стану підприємства. Загальна оцінка майна та боргових прав підприємства аналіз зміни їх складу та структури. Загальна оцінка джерел формування майна підп
18511. Теоретические основы логистической деятельности 61 KB
  Лекция 1. Теоретические основы логистической деятельности. Понятие сущность логистики. Этапы развития логистики. Предмет и содержание логистики как науки. Основные понятия логистики. Принципы логистики. 1. Понятие сущно...
18512. Концепция логистики 36.5 KB
  Лекция 2. Концепция логистики. Концептуальные положения логистики. Цели и системы логистики. Концептуальные положения логистики. Концепция это система взглядов то или иное понимание явлений процессов. Концепцию логи...