Разработка статического преобразователя электроэнергии электропривода электропоезда постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………7
1 Обзор возможных структур тягового электропривода электропоездов постоянного тока и выбор рабочего варианта………………………………9
2 Анализ электромагнитных процессов в автономном инверторе напряжения ……………………………………………………………………..15
3 Анализ электромагнитных процессов в АТД……………………………..37
4 Оценка показателей экономической эффективности внедрения статических преобразователей электроэнергии электропривода электропоезда ЭД-4М оценка………………………………………………….58
4.1 Расчет капитальных вложений для внедрения статических преобразователей электроэнергии электропривода Электропоезда ЭД-4М….59
4.2. Оценка экономического эффекта внедрения бортовых систем статических преобразователей электроэнергии электропривода в моторвагонном депо Москва-2 Ярославская………………………………………63
4.2.1Расчет экономической эффективности за счет сокращения неплановых перерывов движения…………………………………………………………………………65
4.2.2 Расчет экономии за счет сокращения времени простоя поездов при сокращении времени поиска отказов в тяговых электродвигателях…………………65
4.2.3 Экономия расходов по обычным видам деятельности за счет сокращения времени на измерения параметров надежности тяговых электродвигателей……………………………………………………………………………66
4.2.4 Экономия текущих расходов за счет высвобождения технического персонала моторвагонного депо…………………………………………………………………………69
4.3Расчет показателей экономической эффективности……………………70
5 Разработка мероприятий по обеспечению электробезопасности при обслуживании силового электрооборудования электропоезда ЭД4М ……………………………………………………………………………………...72
5.1 Общие положения………………………………………………………………….72
5.2 Электробезопасности при обслуживании подвагонного оборудования электропоездов ЭД4М…………………………………………………………………77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………...84
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………………85

Весь текст будет доступен после покупки

Рост скоростей движения электропоездов и повышение их комфортности потребовали совершенствования электрооборудования. При этом основной является задача повышения энергоэффективности электропоездов, которая решается за счет применения на электропоездах статических преобразователей электроэнергии.
Тяговые двигатели постоянного тока, обладая хорошими с точки зрения электрической тяги электромеханическими характеристиками, практически исчерпали свои возможности по повышению мощности. Кроме того, их эксплуатационная надежность, обусловленная в первую очередь надежностью коллекторного-щеточного узла, недостаточно высока, а стоимость тяговых двигателей из-за повышенного расхода цветных металлов велика. При этом необходимо иметь в виду, что применяемые в настоящее время на электропоездах постоянного тока резисторно-контакторные системы регулирования режимов работы электропоездов, во-первых, уже давно морально устарели, во-вторых, имеют низкий КПД на этапах разгона электропоездов и, в-третьих, не позволяют автоматизировать процесс управления режимами движения электропоездов.
Поэтому перспективные электропоезда должны быть оборудованы тяговыми электроприводами со статическими преобразователями электроэнергии и микропроцессорными системами управления.
В качестве тяговых двигателей на различных транспортных средствах применяют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, трехфазные синхронные двигатели с постоянными магнитами и трехфазные индукторные двигатели.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Обзор возможных структур тягового электропривода электропоездов постоянного тока и выбор рабочего варианта

В тяговом электроприводе электропоезда с асинхронными тяговыми двигателями (АТД) могут быть использованы две структуры преобразователей электроэнергии.
Первая структура выполняется двухзвенной и содержит входной модуль, выполненный на базе импульсного преобразователя постоянного напряжения (ИППН) и выходной модуль, выполненный на базе автономного инвертора напряжения (АИН). В этом случае ИППН с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выполняет функцию регулирования напряжения, а АИН- функцию регулирования частоты напряжения, прикладываемого к АТД.
Такая структура, изображенная на рисунке 1.1, позволяет выполнить АИН двухуровневым с амплитудой модуляцией выходного напряжения. Для обеспечения работы электропоезда в случае выхода АИН из строя предусмотрено резервированием АИН.

Рисунок 1.1 - Структура двухзвенного преобразователя электроэнергии моторного вагона электропоезда
Вторая структура, изображаемая на рисунка 1.2., является однозвенной.
В этом случае трехфазный автономный инвертор напряжения АИН выполняет регулирование частотами и величины напряжения, прикладываемого к обмоткам статоров асинхронных двигателей, одной тележки моторного вагона электропоезда.




Рисунок 1.2 Однозвенная структура преобразователя электроэнергии моторного вагона.
К.П.Д. первой преобразовательной структуры будет ниже, чем второй, поскольку первая структура выполняется двухзвенной. Поэтому в моем дипломной проекте рассматривается однозвенная структура, состоящая из двух АИН, и анализируется влияние АИН разных типов на характеристики АТД.
Как было отмечено ранее, функция регулирования влияет на напряжения, прикладываемого к обмоткам статоров АТД в первой структуре возложена на ИППН. Идеализированные диаграммы токов и напряжений, характеризующие работу ИППН при ?=0,5 представлены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 Кривые напряжений и токов характеризирующие работу ИППН при ?=0,5



Принципиальная схема силовой цепи ИППН представлена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 Принципиальная схема силовой цепи ИППН
На рабочем такте транзистор VT находится в проводящем состоянии и напряжении Ukc источника энергии (в нашем случае - напряжения контакторной сети) прикладывается к нагрузке Z?, в которой появляется ток I_0. Продолжительность импульсного цикла T=Tр+Tп, где Tр – продолжительность рабочего такта, а Tп – продолжительность паузы (см. рисунок 1.3.) Среднее значение напряжения U? на нагрузке ИПН равно:
U? =1/T ?_?^Tp-Ukcdt=Tp/T Ukc=?Ukc
где Tp/T=? – коэффициент заполнения или скважность импульсного цикла.
Диаграммы токов и напряжений, характеризующие работу АИН, приведены на рисунке 1.5

Весь текст будет доступен после покупки

1. В.М. Антюхин, А., Богомяков, Ю.А. Евсеев и др.; под ред. Ю.М. Инькова и Ф.И. Ковалева – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011г.-471с.
2.Жуликов В.Н., Иньков Ю.М., Козлов Л.Г., и др.; Под редакцией Ю.М. Инькова и Ю.И. Фельдмана. Электроподвижной состав с электрическим торможением: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта – М.: Учебно – методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2008. – 412 с.

Весь текст будет доступен после покупки