Друга частина дипломного проекту супроводжується розрахунком силової частини імпульсної системи керування ТЕД

Допоповідь

Шановні голова та члени державної екзаменаційної комісії! Студент 6 курсу спеціальність «Електричний транспорт» Біляков Сергій Олександрович.

Прошу Вас дозволити захист дипломного проекту на тему: «Впровадження на поїзді метрополітену системи імпульсного управління тяговими двигунами».

Тяговий привід з імпульсними перетворювачами в цей час застосовується в тяговому і моторвагонному рухомому складі залізниць Європи. Це стало можливо завдяки освоєнню біполярних транзисторів з ізольованим затвором IGBT - транзисторів, які мають багато переваг:

- скорочення числа напівпровідникових приладів у перетворювачах, отже, спростилась складна комутаційна схема;

- завдяки високій частоті комутації можна зменшити розміри і масу перетворювача.

В даному дипломному проекті для зменшення експлуатаційних витрат і збільшення дохідності від перевезення пасажирів пропонується модернізація вагонів 81-717 та 81-714 системою імпульсного управління тяговими двигунами.

На даний час використовується контакторно – реостатна система управління тяговим електроприводом вагона метрополітену, яка включає силову, управління і допоміжну схеми.

Струм в ланцюзі якорів ТЕД в режимі тяги регулюють шляхом східчастого зменшення опору пускового резистора в поєднанні з перемиканням ТЕД з послідовного на послідовно – паралельне з’єднання, а також шляхом східчастої зміни опору резисторів, що шунтують обмотки збудження ТЕД. В гальмівному режимі – шляхом плавного регулювання опору резистора.

Система імпульсного управління електроприводом має багато переваг в порівнянні з контакторно – реостатною:

- безреостатний пуск електропоїзда, при якому усуваються втрати електроенергії в пускових реостатах;

- усунення дії на ТЕД коливань напруги і перенапружень у контактній мережі;

- плавне рекуперативне гальмування в широкому діапазоні швидкостей без обмоток незалежного збудження ТЕД;

- простота автоматизації управління електропоїздом і можливість отримання будь – яких гальмівних характеристик.

Регулювання тяговим електроприводом в режимі тяги і гальмування здійснюється за допомогою імпульсного перетворювача.

Блок – схема імпульсного електроприводу: напруга контактної мережі U_с приймається струмоприймачем (СП), а потім через ввімкнений високовольтний вимикач (В) через фільтри (Ф) надходить до імпульсного перетворювача (ІП),контроль за величиною струмів, що протікає у ТЕД здійснюється датчиками струму (ДС).

До блока імпульсного перетворювача сигнал керування надходить від контролера машиніста, який сигналом управління Uк, відповідно позиціям контролера управляє величиною заповнення імпульсу Ш і П (0>φ>1). Далі сигнали подаються на логічний пристрій, який логічними елементами формує команди: «вперед» - «назад» та «тяга» - «гальмування».

Блок – схема керування імпульсним перетворювачем: складається з роздільних каналів формування керуючих сигналів транзисторів. Регулювання тяговими двигунами у режимі тяги і гальмування відбувається методом Широтно Імпульсної Модуляції. Кожний канал системи складається з генератора, який задає сигнали – ЗГ1 (ЗГ2). З виходу ЗГ опорний сигнал подається на І вхід компаратора К1. На ІІ вхід від контролера машиніста через суматори С1 і обмежувач напруги ОН. Імпульси компаратора подаються на вхід логічного перемикача (ЛП1), де надаються команди: «вперед», «назад, «тяга», «гальмування».

Вирівнювання струмів ТЕД різних секцій виконується через регулятор струму (РС).

В режимі тяги схема складає електричний ланцюг, в який входить чотири послідовно з’єднаних тягових двигуна та транзисторно – імпульсний перетворювач. Широтно-імпульсним перетворювачем виконується регулювання з постійною частотою 400 Гц але з різним коефіцієнтом заповнення імпульсу φ, від 0 до 1.

При пуску електропоїзда струм І_д піде по колу (пунктир), відповідно позиціям контролера машиніста працюватиме транзистор VT1 з різним коефіцієнтом заповнення імпульсу, далі через тягові двигуни і постійно відкритий транзистор VT4, земля.

У генераторному режимі струм буде протікати у зворотньому напрямку. Спочатку VT2 відкривається і зростає електромагнітна енергія у реакторі L_ф. Після запирання транзистора VT2 струм двигуна зменшується і ЕРС самоіндукції, обумовлена самоіндукцією L_ф і обмоток двигуна складається з ЕРС двигуна. Сума цих ЕРС перевищує напругу мережі і струм двигуна поступає в контактну мережу.

Друга частина дипломного проекту супроводжується розрахунком силової частини імпульсної системи керування ТЕД.

Транзисторно – імпульсний перетворювач являє собою ключ, котрий має два постійних стани: замкнутий і розімкнутий. Розрахунок перетворювача зроблений у пусковому режимі і у режимі тяги з безперервним струмом ТЕД, де були знайдені максимальні і середні значення струмів напруги на ТЕД, індуктивний опір ланцюга, амплітуди пульсацій ТЕД та середні значення струмів транзисторів і зворотних діодів.

На основі розрахунків був обраний керований ключовий елемент імпульсного перетворювача IGBT модуль, призначений для роботи в силових установках І- та І~, де виникає потреба швидкого включення і виключення при великій швидкості зростання струму і напруги з такими параметрами:

U колектор – емітер 3300В

U затвор – емітер ±20В

I колектора 1200А

I емітера 1200А

Робочий діапазон температури -40 +150^оС

В розрахунковій частині проекту виконані розрахунки:

- імпульсного перетворювача в пусковому і тяговому режимах;

- вхідного фільтру;

- задаючого генератора;

- інтегратора, компаратора і форматора імпульсів.

Всі дані розрахунків і вибір пристроїв по розрахованим значенням приведені в пояснювальній записці.

Економічний розділ зводиться до обґрунтування економічної ефективності від модернізації вагонів метрополітену. Ступінь економічної ефективності імпульсного управління визначається співвідношенням між збільшенням його вартості і зменшення витрат енергії завдяки усуненню втрат в пускових реостатах і ефективній рекуперації.

Охорона праці.

До небезпечних умов на електропоїзді відносяться: небезпечний рівень напруг і струму і електричних ланцюгах, підвищений рівень шуму і вібрації, температура робочої зони, нервово – психічні перевантаження.

Забезпечують належні умови праці підбором кваліфікованого персоналу, захистом від небезпеки переходу на не струмоведучі частини (заземленням, відключенням). Силове електрообладнання захищене апаратними камерами, шафами, в яких блокувальний пристрій відкривається при відсутності напруги на струмоприймачі, освітлення 10-15 ЛК, теплоізоляція також повинні відповідати вимогам.

Доповнюючі питання:

Діод – електронний прилад з двома електродами,що пропускає струм лише в одному напрямі. Напівпровідникові діоди використовують властивість односторонньої провідності pn-перходу - контакту між напівпровідниками з різним типом домішкової провідності, або між напівпровідником і металом.

Транзистор- називається напівпровідниковий прилад, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електрода напруги.

Поиск по сайту: