Модернизация тягового электропривода электровоза 2ЭС10 с применением отечественных комплектующих.

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ТЯГОВОГО ПОВИЖНОГО СОСТАВА 10
1.1 Полупроводниковые приборы, применяемые в тяговых преобразователях 10
1.2 Режимы работы тягового привода электроподвижного состава в эксплуатации 11
2 ПРИМЕНЕНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ 20
2.1 Электровоз 2ЭВ120 20
2.1 ЭЛЕКТРОВОЗ 2ЭС10 «ГРАНИТ» 23
3 МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЯГОВОГО ПРИВОДА ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС10 43
3.1 Принцип действия асинхронных машин в режимах двигателя, генератора с отдачей энергии в сеть и электромагнитного тормоза 43
3.2. Устройство асинхронных двигателей 46
3.3 Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами 48
3.4 АД с глубокопазным ротором 48
3.5 АД с двойной короткозамкнутой обмоткой ротора 49
3.6 Способы пуска АД с короткозамкнутым ротором 50
3.7 Некоторые особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей при различных типах преобразователей 51
3.8 Значение напряжения 52
3.9 Параметрические связи 58
4 РАСЧЕТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ МОДЕРНИЗИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС10 «ГРАНИТ» 65
4.1 Устройство асинхронного тягового двигателя А450-1000/2,1-6-2-УХЛ1 66
4.2 Выбор числа пар полюсов 78
4.3 Расчёт номинальных величин 81
4.4 Геометрия зубца статора 83
4.5 Расчет активного слоя ротора 83
4.6 Mathcad и электротехника 85
4.7 Асинхронные двигатели, основные сведения 86
4.8 Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя 87
4.9 Mathcad и его возможности 89
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ 94
5.1. Определение барьерной ставки 94
5.2. Определение экономических результатов по вариантам инвестиций 96
5.3. Расчет чистого дисконтированного дохода 100
6. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ УСЛОВИЙ ТРУДА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА КОМПЛЕКСНОЙ БРИГАДЫ ЭЛЕКТРОДЕПО «МИТИНО», ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕГО ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ТИПА 81-740(741) «РУСИЧ» 104
6.1. Вредные и опасные производственные факторы 104
6.2. Вредные факторы при работе электромеханика комплексной бригады с поврежденными конденсаторами 106
6.3. Вентиляции в месте, где производятся работы с конденсаторами. 108
6.4. Условия качественного, эффективного действия местных отсосов и необходимые требования, которые предъявляются к ним. 113
6.5 Для обеспечения эвакуации сотрудников при отказе технических средств (вентиляции) разработан план. 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 116

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время тяговый подвижной состав для железных дорог Российской Федерации, изготавливают такие производители как
АО «Трансмашхолдинг» (ТМХ) и АО «Синара-Транспортные машины» (СТМ). Например:
– на Новочеркасском электровозостроительном заводе
(ООО «ПК «НЭВЗ») производят электровозы постоянного, переменного и двух системные серии 2(3,4)ЭС5К, 2(3)ЭС4К, ЭП20, ЭП1М/П и др.;
– на Брянском машиностроительном заводе (АО «УК «БМЗ») выпускают магистральные и маневровые тепловозы серии 2(3)ТЭ25К2М, 2ТЭ25КМ, ТЭМ18ДМ, ТЭМ23 и др.;
– на Коломенском заводе (АО «Коломенский завод») изготавливают пассажирские тепловозы серии ТЭП70в/и и пассажирские электровозы ЭП2К
и др.;
– на ООО «Уральские локомотивы» производят грузовые электровозы серии 2ЭС6, 2ЭС7, 2ЭС10 и др.;
– на Людиновском тепловозостроительном заводе (АО «ЛТЗ») выпускают маневровые тепловозы серии ТЭМ9, ТЭМ14в/и и др.
В соответствии с аналитическими данными на сети железных дорог Российской Федерации используется свыше 16 тысяч наименований продукции зарубежного производства. Таким образом можно объективно оценить уровень интеграции российского железнодорожного транспорта в мировую экономику. До 2022 года локализация продукции не была в приоритете развития железнодорожной отрасли из-за экономической целесообразности импорта и международной кооперации.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ТЯГОВОГО ПОВИЖНОГО СОСТАВА

1.1 Полупроводниковые приборы, применяемые в тяговых преобразователях

Первые силовые диоды и тиристоры (ДЛ200 и ТЛ200) были рассчитаны под напряжение 800 В и силу тока 200 А. А именно тиристоры ТЛ200 использовались в преобразователе напряжения на первом отечественном электровозе ВЛ с асинхронными тяговыми двигателями: на каждый тяговый двигатель электровоза ВЛ приходилось около 180 тиристоров ТЛ200.
В наше время созданы силовые тиристоры, рассчитанные на токи до 2500 А и рабочее напряжение до 4500 В. В результате развития технологии производства тиристоров появилась возможность в инверторном звене использовать 6 или 12 тиристоров для одного тягового двигателя. Если в 70-х годах масса тиристорного преобразователя, приходящаяся на 1 кВ А мощности составляла 5 – 8 кг/(кВ А), то сейчас, у электровоза Е-120 этот показатель составляет 1,05 кг/(кВ А). Ещё большие успехи реализованы в микроэлектроники, а именно в элементной базе систем управления. Интегральные схемы и микропроцессоры сильно упрощают устройства систем управления повышая их надёжность. В этой области каждые 5-10 лет появляется новое поколение приборов.
Первые преобразователи локомотивов требовали громоздких систем принудительной коммутации тиристоров, включающие в себя силовые тиристоры, конденсаторы и индуктивности. В наше время разработаны и используются транзисторы нового типа. Их большое применение позволило сильно снизить массу преобразователей, приходящуюся на единицу мощности, упростить их тем самым повысив надёжность
Тем самым, в наше время широкое внедрение асинхронного тягового привода на железнодорожном и городском транспорте обосновано и экономически подтверждено.
За счёт перехода на асинхронный тяговый привод и применение интеллектуальных систем управления и энергосберегающего тягового оборудования с рекуперативным торможением во всём диапазоне скоростей уменьшился расход электроэнергии электровозами на 5-10%.
Ещё одним важным фактором, показывающим преимущества электровоза с асинхронным тяговым приводом, над электровозами с коллекторными двигателями, является его более благоприятное влияние на величину напряжения в контактной сети как в режиме тяги, так и в режиме рекуперативного торможения. Этот фактор в основном проявляется при работе электровоза на затяжных подъёмах при нагрузках, близких к предельным. В среднем падение напряжения в контактной сети при работе электровоза с АТД в режиме тяги в 2 – 2,5 раза меньше, чем для электровоза с коллекторным двигателем. Ещё более заметно преимущество электровоза с АТД в режиме рекуперативного торможения, так как для электровоза с коллекторным двигателем падение напряжения на контактной сети остаётся практически таким же, как и в режиме тяги, а при работе электровоза с асинхронным тяговым приводом напряжение в контактной сети повышается на величину, которая практически такая же, как снижение напряжения при работе электровоза в режиме тяги. Само собой, что такое влияние электровоза с АТД на систему электроснабжения благоприятно сказывается на работе других, работающих одновременно с ним на одном участке контактной сети, электровозов в части уменьшения удельных затрат электроэнергии. Необходимо отметить также симметрирующее воздействие на форму напряжения в контактной сети, которое проявляется в большей степени при работе электровоза с асинхронным тяговым приводом на участках сети, где напряжение имеет форму искажённой синусоиды. Такое корректирующее влияние повышает стабильность реализации тяжёлых режимов параллельно работающих электровозов, особенно в режимах рекуперативного торможения.
Перечисленные преимущества говорят о необходимости внедрения асинхронных тяговых двигателей на локомотивах. Имеющийся опыт проектирования и работы с названными двигателями полностью подтверждает это.

1.2 Режимы работы тягового привода электроподвижного состава в эксплуатации

Режимы нагрузок тяговых двигателей определяются условиями эксплуатации для конкретного локомотива (рисунок 1). Так, для грузового электровоза характерны наиболее реализуемая сила тяги при разгоне от 0 до 60км/ч и соответственно нарастание мощности Р на этом участке, пропорциональное росту скорости; сохранение мощности в диапазоне скоростей от 60 до 80 км/ч, где, естественно, сила тяги уменьшается. Наконец, при скоростях от 80 до 100км/ч мощность уменьшается в соответствии с формой тяговой характеристики на этом участке.
Грузовые электровозы характеризуются отношением максимальной скорости к номинальной, примерно равным 2. Мощность, которую развивают тяговые двигатели при максимальной скорости для грузовых локомотивов, меньше номинальной и обычно составляет 0,50. Формы кривых нагрузок
(см. рисунок 1.1а)обусловлены необходимостью развития наибольшей мощности к концу разгона электровоза и поддержанием её при движении на руководящем подъёме. При движении поезда на площадке потребная сила тяги резко снижается.

Весь текст будет доступен после покупки

Антюхин, В.М. Устройства силовой электроники железнодорожного подвижного состава / В.М. Антюхин, А.А. Богомяков, Ю.А. Евсеев и др. под ред. Ю.М. Иньков и Ф.И. Ковалёва. - М.: ФГБОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2011. - 471 с.
Бурков, А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для вузов железнодорожного транспорта / А.Т. Бурков. - М.: Транспорт, 2001. – 464 с.
Ивановский, Р.И. Компьютерные технологии в науке и образовании. Практика применения систем MathcadPro/ Р.И. Ивановский. – М.: Высшая школа, 2003. – 431 с.
Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Изд. 4-е, доп. Учеб. Пособие для вузов: - М.: Высшая школа, 1972.
Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, доп. М.: Высшая школа, 1975.
Иньков, Ю.М. Преобразовательные полупроводниковые устройства подвижного состава / Ю.М. Иньков, Н.А. Ротанов, В.П. Феоктистов, О.Г. Чаусов. – М.: Транспорт, 1982 – 263 с.
Локомотивное хозяйство: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. Айзинбунда С.Я. – М.: Транспорт, 1986.
Лещёв, А.И. Технико-экономическая эффективность применения IGBT, IGCT, GTO в новых разработках преобразователей электроподвижного состава / А.И.Лещёв, К.Н. Суслова // Известия вузов. Электромеханика. – 2000. - №4-5. – С. 82 – 88.
Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов: - 13-е изд., исправленное. – М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-544 с..
Логинова, Е.Ю. Электронное оборудование локомотивов / Е.Ю. Логинова. – М.: ФГБОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2014. – 574 с.
Макаров, Е.Г. Mathcad: Учебный курс / Е.Г. Макаров. – СПб.: Питер, 2009. – 384 с.
Ишихара, М. Силовые модули для электрического и гибридного транспорта / М. Ишихара, С. Инокучи, М. Гонсберг, Э. Тал // Силовая электроника. – 2014. №5. - С.
Правила по охране труда при эксплуатации локомотивов ОАО «РЖД» Распоряжение ОАО «РЖД» от 29.12.2012 г. № 2753р, ПОТ РЖД-4100612-ЦТ-025-2012

Весь текст будет доступен после покупки