CC BY
137
УДК 62-83:621/.69
Р.В. Родионов, канд. техн. наук, ведущий специалист по испытаниям, (4922) 33-13-37, rodionovrv@mail.ru (Россия, Владимир, ОАО «НИПТИЭМ»)
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДОВ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА
Проведено исследование тягово-энергетических характеристик приводов городского электрического транспорта.
Ключевые слова: электропривод, система управления.
Развитие городского электрического транспорта стимулируется стремлением сократить вредные выбросы в атмосферу. В настоящее время прогресс в области преобразовательной техники позволил привода постоянного тока заменить электроприводом с асинхронными двигателями для применения в тяговом электроприводе городского транспорта (троллейбус, трамвай, гибридный автобус). ОАО «НИПТИЭМ» с 2004 г. производит электродвигатель АТ225М4У2 для комплектации тягового привода четырехосных вагонов трамвая и электродвигатель АТ250Ь4У2 для привода троллейбуса.[1] Существуют 3 системы управления тяговым электродвига-телем(ТД) для городского электрического транспорта:
1.Реостатно-контактакторные системы постоянного тока (РКСУ) -управление двигателем осуществляется
В этой системе управления регулировка тока через двигатель осуществляется с помощью мощных сопротивлений, подключаемых с помощью контакторов.
2. Тиристорно-импульсная система управления (ТИСУ).
Эта СУ на базе сильноточных тиристоров, в которой необходимый по величине ток создаётся не коммутацией сопротивлений в цепи двигателя, а посредством формирования временной последовательности токовых импульсов заданной частоты и скважности.
3. Транзисторная система управления, является наиболее перспективной, как наиболее простая и экономичная. Именно с такими системами управления работают двигатели АТМ225М4 и АТ250Ь4. Управление приводами - векторное, обеспечивает наилучшие динамические характеристики электроприводов. Способ управления и технические требования к электродвигателям городского электрического транспорта определяются техническими данными транспортных средств.
Основные технические данные четырехосного трамвая 71-619:
скорость трамвая - 40 км/ч;
конструктивная скорость - 75 км/ч;
приведенные к валу моменты инерции:
порожнего вагона - 13 кг*м2;
с номинальной нагрузкой - 18,5 кг*м ;
с максимальной нагрузкой - 24,1 кг*м2;
время разгона до 40 км/ч - не более 10 с;
время разгона до 25 км/ч на уклоне 90 %о - не более 10 с;
время служебного торможения - не более 10 с;
напряжение контактной сети - 550 В.
Данные испытаний электродвигателя АТМ225М4У2 на частоте питания 50 Гц и номинальной нагрузке являются не достаточными для проведения оптимальной настройки динамики тягового электропривода - не известны токи, напряжения, частота, скольжение в зоне регулирования с постоянным моментом, моменты и токи в зоне регулирования с постоянной мощностью и в зоне регулирования со снижением мощности. Настройка привода путем подбора напряжения и частоты для обеспечения требуемых характеристик требует значительных временных затрат. Получение данных с помощью математического моделирования является не точным, поскольку параметры схемы замещения на низких частотах питания подвержены изменениям. В связи с этим наиболее достоверными и точными являются данные, полученные экспериментально на специальном испытательном оборудовании [2]. С помощью специального испытательного оборудования получены рабочие характеристики в диапазоне частот 5...133 Гц с отклонением в каждой частоты питания на 5 %. Дальнейшая обработка рабочих характеристик при токоограничении 160 А позволила найти оптимальные по энергопотреблению тяговые характеристики и на-
Таблица 1
Масштабы по осям
М[Нм]=145*М[ое] и[В]=56,25*и[ое] ^[%]=1,25*Б[ое]
Б[Гц]=13,3*М[ое] Р[кВт]=28*и[ое] 1[А]=28*1[ое]
Рис. 2. Тормозная характеристика АТМ225М4
Таблица 2
Масштабы по осям
М[Нм]=-192*М[ое] и[В]=56,5*и[ое] 8[%]=-1,1*Б[ое]
Б[Гц]=12,67*М[ое] Р[кВт]=28*и[ое] 1[А]=28*1[ое]
Произведем обзор наиболее используемых двигателей в настоящее время для тягового привода троллейбуса (табл. 3).
Определение удельного расхода электроэнергии на тягу при движении троллейбуса на 350-метровом участке со скоростью сообщения 23 км/ч с номинальной загрузкой и стоянкой 8 с производились согласно требованиям ГОСТ23772-79. Испытания показали, что в режиме городского цикла удельный расход электроэнергии транспортного средства с двигателем АТ250Ь4У2 существенно ниже и составляет 53 Вт*ч/т/км при номинальной загрузке троллейбуса. При этом привод настраивался на тяговую характеристику (рис.3, табл.4).
Таблица 3
Марка ДК-211БМ ТАД-280L4 ТАД-3У АТЧД-250L4 АТ250L4У2
Тип Постоянного тока Асинхронный Асинхронный Асинхронный Асинхронный
Номинальная мощность, кВт 170 180 180 150 120
Макс. частота вращения 3900 3950 4000 3950 4000
Номинальное напряжение, В 550 377 450 380 400
Удельный расход электроэнергии без учета рекуперации 87 83 85 86 79
Рис. 3. Тяговая характеристика АТ250Ь4У2
Таблица 4
Масштабы по осям
М[Нм]=176*М[ое] ЩВ]=50*Щое] S[%]=1,4*S[ое]
F[Гц]=10*М[ое] P[кВт]=55,62*Р[ое] КПД[%]=16,33^[ое]
Ц^Ш^е]
Проверка скоростных свойств троллейбусов в ходовом и тормозном режимах: максимального ускорения при разгоне, замедления при торможении осуществлялось на горизонтальном участке (уклон не более 0,3 %о) путем обработки осциллограмм пуска и торможения. Результаты испытаний скоростных свойств на разных типах троллейбусов представлены в табл. 5.
Таблица 5
Тип транспортного средства «Мегаполис», 5265, ЗАО «ТРОЛЗА» Тип 321, УП «БЕЛКОММУНМАШ»
Масса снаряженного троллейбуса, кг 17380 17100
Разгон до скорости 40 км/ч с места.
Начальная скорость, км/ч 0 0
Конечная скорость, км/ч 40 40
Время разгона, с 13,75 11
Ускорение разгона, м/с 0,81 1,01
Торможение со скорости 35 км/ч до скорости 25 км/ч
Время торможения, с 2,25 2,1
Ускорение торможения, м/с2 -1,23 -1,39
Тормозной путь, м 18,76 16,7
Выводы
1. По тягово-энергетическим показателям электродвигатели АТМ225М4У2 и АТ250Ь4У2 не уступают, а в некоторых случаях и превосходят отечественные аналоги.
2. Тяговые электродвигатели АТ250Ь4У2 и АТМ225М4 относятся к энергосбергающему электрооборудованю: АТ250Ь4У2 имеет меньшую мощность номинальную и меньший удельный расход электроэнергии; АТМ225М4У2 - имеет меньшие суммарные потери во всем диапазоне регулирования и во всех режимах тяги и торможения.
Список литературы
1. Пискунов С.В., Ворошилов В.С., Поляков В.А. Тяговые асинхронные двигатели для приводов подвижного состава городского электротранспорта// Электротехника, 2005. №5. С.32-34.
2. Андрианов М.В., Родионов Р.В. Применение метода отдельных потерь при определении КПД асинхронного двигателя, работающего от полигармонического источника напряжения// Электротехника, 2007. №6. С.20-24.
3. Родионов Р.В. Исследование динамики тягового электропривода трамвая // Тезисы докладов Международной научно-технической конфе-
ренции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XV Бе-нардосовские чтения), 27-29 мая 2009 г. Иваново: ИЭГУ. Т.2., С.71-72
4. ГОСТ 2582-81. Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия.
R Rodionov
The research ofpropulsion performance characteristics of city electric transport The research of propulsion performance characteristics of city electric transport is
shown.
Keywords: electric drive, control system.
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
А.С. Сарваров, д-р техн. наук, проф., декан, (3519) 23-57-50,
anvar@magtu.ru (Россия, Магнитогорск, МГТУ),
М.Ю. Петушков, канд. техн. наук, доц., (3519) 22-72-79,
petyshkov@rambler.ru (Россия, Магнитогорск, МГТУ),
А. Д. Стригов, канд. техн. наук, инженер ЦЭТЛ, (3519) 24-40-09,
anvar@magtu.ru (Россия ,Магнитогорск, ОАО «ММК»),
И. А. Сарваров, инженер ЦЭТЛ, (3519) 24-40-09,
anvar@magtu.ru (Россия ,Магнитогорск, ОАО «ММК»)
Д.М. Анисимов, гл. энергетик ГОП, (3519) 24-40-09, petyshkov@rambler.ru
(Россия, Магнитогорск, ОАО «ММК»)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ ПУСКА МАШИНЫ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ВАЛКОВ
Рассматриваются различные способы пуска машины центробежного литья валков, имеющей большой момент инерции. Приводится сравнение энергетических характеристик пуска. Обосновывается эффективность применения квазичастотного управления пуском машины.
Ключевые слова: пуск машины центробежного литья, энергетические характеристики пуска, квазичастотное управление пуском машины.
Прямой пуск является самым простым способом пуска АД с корот-козамкнутым ротором. В этом случае обмотка статора непосредственно подключается к сети. При его реализации возникают два неблагоприятных фактора:
пуск сопровождается броском статорного тока, достигающим 5 - 7-кратного значения по отношению к номинальному;
ударный электромагнитный момент, передающийся через вал двигателя на приводимый в движение механизм, на начальном этапе пуска содержит вынужденную составляющую в виде знакопеременного момента.
162
