Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время обоснована целесообразность строительства метрополитена в столице Мьянмы г. Янгоне и перспективность использования вагонов с независимым возбуждением тяговых двигателей. Важным преимуществом независимого возбуждения перед последовательным является лучшее использование сцепной массы, а, следовательно, реализация больших сил тяги и более полное использование мощности тяговых двигателей во всем диапазоне скоростей движения. Эти преимущества вызвали в последнее время повышенный интерес к созданию электроподвижного состава с тяговыми двигателями независимого возбуждения. Поэтому настоящая работа, посвященная совершенствованию систем автоматического управления вагона метрополитена с независимым возбуждением тяговых двигателей, является актуальной.
Цель работы. Целью данной диссертационной работы является повышение работоспособности вагона метрополитена с тяговыми двигателями независимого возбуждения путем автоматической компенсации отклонений их характеристик.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– выполнить выбор ступеней пусковых реостатов для вагона метрополитена с независимым возбуждением тяговых двигателей;
– разработать математическую модель силовой схемы и системы автоматического управления вагона метрополитена постоянного тока в программном пакете MATLAB;
– выполнить расчеты электромагнитных процессов и показать влияние отклонении в характеристиках ТЭД на процессы трогания и разгона вагона метрополитена;
– на основе индивидуального управления обмотками возбуждениями ТЭД, разработать систему автоматической компенсации отклонений в характеристиках ТЭД, обеспечивающую выравнивание токов в обмотках якорей параллельно включенных тяговых электродвигателей.
Объект диссертационного исследования. Объектом диссертационного исследования является вагон метрополитена с независимым возбуждением тяговых двигателей.
Предмет исследования. Предметом исследования является система автоматической компенсации отклонений в характеристиках параллельно включенных тяговых двигателей независимого возбуждения.
Методика исследований.
– выбор ступеней пусковых сопротивлений выполняется по типовой методике расчета с использованием характеристик тяговых двигателей, пересчитанных на обод колеса вагона;
– исследование электромагнитных, электромеханических и механических процессов, возникающих при трогании и разгоне вагона, выполнялось на основе пакета программирования MATLAB и среды визуального программирования Simulink.
Научная новизна работы заключается в следующем:
– разработана математическая модель для расчета электромагнитных, электромеханических и механических процессов, возникающих при трогании и разгоне вагона метрополитена с независимым возбуждением тяговых электродвигателей (ТЭД), учитывающая основные особенности силовой схемы и схемы управления вагона;
– по результатам расчета процессов, возникающих при трогании и разгоне вагона метрополитена, построена реализованная пусковая диаграмма, отличающаяся от расчетной в связи с учетом инерционности электрических и механических процессов;
– показано, что учет возможного разброса характеристик тяговых электродвигателей независимого возбуждения включенных в параллельные цепи, может вызвать снижение тока якоря практически до нуля в цепи с ТЭД, имеющим скоростную характеристику, лежащую ниже типовой;
– для компенсации отклонений в характеристиках тяговых электродвигателей независимого возбуждения разработана система автоматики, использующая принцип индивидуального управления выпрямителями, питающими обмотки возбуждения.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены корректностью применяемых автором математических методов и удовлетворительной сходимостью результатов расчета с экспериментальными данными.
Практическая ценность.
1. Разработанные в пакете MATLAB программы расчетных электромагнитных, электромеханических и механических процессов, возникающих при трогании и разгоне вагона метрополитена, могут быть использованы при разработке электровозов и электропоездов с независимым возбуждением.
2. Разработанная система автоматической компенсации отклонений в характеристиках ТЭД независимого возбуждения может быть использована при проектировании других типов электроподвижного состава.
Апробация работы. Основные этапы и результаты диссертационной работы докладывались на: научном семинаре и заседании кафедры «Электрическая тяга» в 2010г.; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТА, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ОБРАЗОВАНИЯ», 21-22 апреля 2010 года, Хабаровск; VII международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «TRANS-MECH-ART-CHEM», 18-19 мая 2010 года, Москва.
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре печатных работы, из них одна в издании, рекомендованной ВАК по специальности 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов по результатам работы, три приложения, списка используемой литературы и содержит 110 страницы текста, 34 рисунки, 4 таблицы и приложений на 10 страницах.
