Введение к работе
Актуальность работы. В Российской Федерации на электрифицированных ли-
іиях железных дорог осуществляется более двух третей от общего объема перево-
ок, производимых всем железнодорожным транспортом страны. Ежегодно ОАО
Российские железные дороги» потребляет почти 5 % от общего количества элек-
оэнергии, произведенной в стране.
Практически все электровозы переменного тока, используемые на российских келезных дорогах, имеют тяговые двигатели постоянного тока. Преобразователи, рименяемые на электровозах, имеют относительно низкий коэффициент мощно-ти, который, как правило, не превышает 0,85. Кроме того, работа этих преобразо-ателей вызывает не только искажение формы потребляемого тока электровоза, но (как следствие) искажение формы напряжения на токоприемнике электровоза, скажение тока и напряжения являются показателем низкого качества потребления лектроэнергии. В связи с этим при работе электровозов снижаются показатели ка-ества электрической энергии в тяговой сети, что отрицательно сказывается на ней тяговой сети).
Искажение формы напряжения в тяговой сети вызывает появление потерь раз-ичной природы, в том числе технических и метрологических. В частности, низкое ачество электрической энергии в тяговой сети при работе электровозов приводит к нижению эффективности как электровоза, так и системы электрической тяги в це-ом. В условиях рыночных взаимоотношений между поставщиками и потребителя-и электрической энергии одним из приоритетных направлений является повыше-ше энергоэффективности электрических потребителей и, как следствие, поддержа-ие качества электрической энергии на высоком уровне.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование устрой-тва, позволяющего уменьшить искажение формы напряжения в тяговой сети пе-еменного тока, возникающее при работе электровозов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- предложить новый способ уменьшения искажения напряжения в тяговой се
ті и разработать устройство, реализующее этот способ (компенсатор искажения
апряжения);
-разработать математическую модель системы «тяговая подстанция - контактная еть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения»;
провести теоретическое, компьютерное и физическое исследование работы азработанного компенсатора искажения напряжения;
оценить экономическую эффективность от внедрения разработанного компен-атора искажения напряжения.
Методика исследований. Исследования основаны на применении методов теории лектрических цепей, теории дифференциальных уравнений, теории автоматического
управления и вычислительного эксперимента. При определении параметров работ компенсатора искажения напряжения применялись методы математического модели рования, с использованием пакета прикладных программ OrCAD, и физического мо делирования, с использованием разработанной физической модели.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работь подтверждается их корректным обоснованием, использованием апробированног математического аппарата и результатами вычислительных и натурных физически экспериментов на основе современного оборудования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработан способ уменьшения искажения формы напряжения в тяговой се ти переменного тока посредством генерации в неё тока компенсатора искажени напряжения;
обоснована структура компенсатора искажения напряжения как источника то ка компенсации, устанавливаемого на электровозе;
-разработана математическая модель системы «Тяговая подстанция - контакта сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения». Практическая ценность заключается в том, что:
применение разработанного компенсатора искажения напряжения на электро возах переменного тока позволяет полностью устранить свободные высокочастот ные колебания напряжения в тяговой сети, а также уменьшить провал этого напря жения во время коммутации;
применение разработанного компенсатора повышает коэффициент мошност» электровоза на 0,2-1,6 % в зависимости от режима его работы;
изготовлена физическая модель системы «тяговая подстанция - контактная се - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряжения», позволяющ наглядно оценить эффект от применения разработанного компенсатора;
-выполнен подбор оборудования для изготовления компенсатора искажени напряжения и рассчитана экономическая эффективность от его внедрения на элек тровозе.
Внедрение результатов работы. Изготовлено устройство, позволяющее улуч шить сетевое напряжения, которое внедрено в электроаппаратном цехе ремонтног локомотивного депо Белогорск-Восточный.
На защиту выносятся:
- обоснование разработанного способа уменьшения искажения формы напряжен:
в тяговой сети путем установки на электровозе источника тока компенсации;
-обоснование разработанной математической модели «тяговая подстанция контактная сеть - электровоз, оборудованный компенсатором искажения напряже ния»;
- обоснование результатов теоретических и экспериментальных исследовани
.по уменьшению искажения напряжения в тяговой сети.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и её результаты докладывались и обсуждались:
- на 5-й Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-
техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск,
17-19 апреля 2007 года), ДВГУПС;
-на 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск, 7-9 ноября 2007 года), ДВГУПС;
- на Международной научно-практической конференции ученых транспортных
вузов, инженерных работников и представителей академической науки (Хабаровск,
13-14 ноября 2008 года), ДВГУПС;
-на 11-м Краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 21 января 2009 года), ТОГУ;
на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 22-24 апреля 2009 года), ДВГУПС;
на Межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 12-15 октября 2009 года), ИрГУПС;
на 12-м Краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (Хабаровск, 19 января 2010 года), ТОГУ;
-на Всероссийской научно-практической конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 21-23 апреля 2010 года), ДВГУПС;
- на заседаниях кафедры «Электроподвижной состав» ДВГУПС.
Публикации ичличный вклад автора. По материалам диссертации опубликовано
17 научных работ, из них три статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях перечня ВАК Минобрнауки России и два патента РФ на изобретение.
Автором разработаны математическая и физическая модели, выполнены аналитические расчеты и значительная часть экспериментов, обоснована структура и система управления компенсатором искажения напряжения, проведены систематизация и анализ результатов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Объем работы составляет 177 страниц машинописного текста, включает 87 рисунков, 9 таблиц, два приложения на 5 страницах и библиографический список из 104 наименований.
