Дослідження шляхів покращення енергетичної ефективності електрорухомого складу постійного струму

кваліфікаційної роботи
ДОСЛІДЖЕННЯ ШЛЯХІВ МОДЕРНІЗАЦІЇ ЕЛЕКТРОРУХОМОГО СКЛАДУ ЗАЛІЗНИЦЬ УКРАЇНИ
Розробив студент групи 213-ЛЛГ-Д20
спеціальності 273 «Залізничний транспорт»
Виконав _____________ В.В. Калій
Керівник проекту: ______________ О.А. Плахтій
Нормоконтроль: ______________ В.П. Нерубацький
Завідувач кафедри: ______________ М.М. Бабаєв
2021

стоїть питання зростання вартості електроенергії. Укрзалізниця є потужним споживачем електроенергії у масштабах цілої держави. У той же час близько 75% електроенергії, спожитої Укрзалізницею, витрачається на тягові потреби електрорухомого складу.
Одним із провідних шляхів покращення енергоефективності систем тягового електроспоживання є ефективне використання електричної енергії в режимі тяги електричного рухомого складу. Проте на значній частині електрорухомого складу постійного струму України використовуються морально застарілі системи керування тяговими двигунами, а саме реостатно-контакторна система керування. До останнього часу, основною проблемою, що заважала широкому застосуванню асинхронного тягового привода на локомотивах, була відсутність надійної системи живлення і керування тяговими асинхронними двигунами. Це пов’язано з тим, що елементна база напівпровідникових ключів була не досить розвинута для застосування її у тягових інверторах. Але у наш час елементна база силових транзисторів вже досить розвинута для створення надійних та відносно недорогих тягових автономних інверторів напруги, що живлять тягові двигуни.
У зв'язку з вищесказаним, актуальною задачею є дослідження та розробка новітніх енергоефективних систем керування тяговим асинхронним електроприводом.

розміри електровоза 2ЕС-10

нагрів пускогальмівних реостатів без здійснення корисної роботи.
Недоліком двигуна постійного струму є: висока собівартість; необхідність профілактичного обслуговування колекторно-щіткових вузлів; низькі показники надійності через зношення колектора.

Слайд 5 - Аналіз базового тягового електроприводу

Обґрунтування доцільності модернізації

Впровадження асинхронних тягових двигунів на магістральних електровозах дозволить:
- підвищити надійність електровоза за рахунок використання простішого по конструкції асинхронного двигуна;
- знизити працеємність обслуговування та збільшити міжремонтні пробіги;
У якості джерела живлення ТАД виступає автономний інвертор напруги, який має значно вищий ККД у порівнянні з РКСК.
Перелічені переваги не залишають сумнівів в доцільності широкого упровадження системи АІН-АД електричній тязі.

пов'язано з тим, що все більша частина ЕРС переходить з реостатно-контактних систем керування з колекторними двигунами постійного струму на асинхронний електропривод з автономними інверторами напруги. Ускладнення системи тягового електроприводу в свою чергу загострює питання електромагнітної сумісності тягових перетворювачів ЕРС з мережею живлення.

Слайд 5 - Структура системи АІН-АД

та синусоїдальність вихідного струму АІН в значній мірі залежать від обраного алгоритму модуляції в системі керування. Проведено аналіз режимів однократної модуляції, односторонньої та двосторонньої ШІМ.

модуляції

а - форма вихідної фазної напруги інвертора;
б - форма вихідного фазного струму інвертора
в - форма вхідного струму інвертора

струму АІН

Таким чином, можна зробити висновок, що актуальною проблемою асинхронного тягового електроприводу є значна емісія вищих гармонік спожитих струмів до тягової контактної мережі.

CM750HG-130R

було зроблено наступні висновки:
1) двостороння ШІМ у порівнянні з односторонньою ШІМ забезпечує покращені показники якості вихідного та вхідного струму;
2) алгоритми компенсації вищих гармонік вхідного струму ЕРС в значній мірі знижують коефіцієнт пульсації вихідного струму дво- та трирівневих АІН в режимах однократної модуляції та ШІМ;
3) в режимі однократної модуляції дво- та трирівневі АІН дають найбільшу амплітуду першої гармоніки вихідного струму, що зумовлює можливість АІН передавати найбільшу кількість потужності.
4) що найкращі показники мають структури тягових електроприводів інверторами АІН в режимі однократної модуляції в режимі в режимі компенсації вищих гармонік вхідного струму.

Слайд 13 – Висновки до аналізу систем керування АІН