CC BY
59
Содержание
39
2. Заключение
Модель имеет аналитическое задание. Можно оценить ее качество и сделать по ней прогноз сезонного изменения входного пассажиропотока с заданной степенью точности.
3. Литература
Айвазян С.А., Мхитарян В.И. Прикладная статистика и эконометрика. - М.: ЮНИТИ, 1998.
Подвижной состав
УДК 629.432:629.423.3
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОТЕРЕ ПОТРЕБИТЕЛЯ В РЕЖИМЕ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО ЭЛЕКТРОВОЗА ПОСТОЯННОГО ТОКА
А.А. Богдан
Аннотация
Анализ электромагнитных процессов в режиме рекуперативного торможения требуется при разработке силовой схемы на основе микропроцессорных систем управления (МПСУ) и IGBT транзисторах. Рассмотрены вопросы разработки схем замещения силовой цепи электровоза с использованием модели тягового двигателя.
Ключевые слова: рекуперативное торможение; схема замещения;
математическое моделирование
Введение
Потеря потребителя в режиме рекуперативного торможения приводит к резкому увеличению напряжения, что может быть опасным для электрического оборудования электровоза. Предлагается разработка на базе IGBT транзистора с МПСУ, позволяющая как защитить оборудование от повреждения, так и повысить надежность электрического торможения. В работе проведен анализ электромагнитных процессов, возникающих при переходе с рекуперативного торможения на реостатное.
1. Разработка схемы замещения участка тяговой сети
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
40
Для анализа электромагнитных процессов, происходящих в режиме рекуперативного торможения, участок системы тягового электроснабжения заменяется схемой замещения изображенной на рис.1.
На рис. 1 приняты следующие обозначения:
Е1-Е3 - напряжения холостого хода тяговых подстанций;
VD1-VD3 - диоды, препятствующие протеканию обратного тока через подстанцию;
R1-R4 - сопротивления контактной сети;
R5-R8 - сопротивления рельсовой цепи;
1потр, 1рек - токи электровозов, находящихся в режиме тяги и рекуперации соответственно.
R1 R2 R3 R4
Рис.1. Схема замещения участка тяговой сети
2. Модель тягового электродвигателя ТЛ-2К1
Модель тягового электродвигателя (ТЭД) является обратимой (может использоваться как в двигательном, так и в генераторном режиме). Особенностью модели является то, что для учета влияния вихревых токов в нее введены инерционные звенья направленного действия.
Магнитный поток ТЭД (СФ) состоит из двух составляющих -основной (СФj) и суммарной гармонической (СФ2):
СФ = СФ1 + СФ2.
(1)
Как следует из исследований, приведенных в (Жиц, Меер Залманович, 1974):
dCO:
СФ1 + Т\вх
dt
= 0,66 • f (1в),
(2)
СФ2 = 0,34 • /(U
(3)
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
41
где Т]вх - постоянная времени контура вихревых токов для основной составляющей магнитного потока. По опытным данным (Отчет о НИР, 1977) принято Т1вх = 0,34 с;
/(Тв) - функция магнитного потока от тока возбуждения.
Используемая для расчетов, аппроксимированная намагничивания имеет вид:
f (I)
NO
l
~Х2
• arctg
2,6 • L )
V 1' ai )
кривая
(4)
где 1вн - номинальное значение тока возбуждения ТЭД;
NO - номинальное значение магнитного потока ТЭД.
В результате преобразования системы уравнений (1), (2), (3) и приведения ее к операторному виду получаем выражение для вычисления изменения магнитного потока:
ЛСФ(р)
0,34 • Т1вхР +1 Т1вхР +1
f (Л1в (Р)).,
(5)
где р - оператор Лапласа.
Моделирование электромагнитных процессов в силовой цепи электровоза произведено с использованием приложения Simulink среды MatLab.
3. Результаты моделирования режима потери потребителя при рекуперативном торможении
Для моделирования режима потери потребителя принят следующий вариант: в пределах соседних фидерных зон находятся два электровоза -один в режиме тяги на последовательном соединении тяговых электродвигателей, другой - в режиме электрического рекуперативного торможения на параллельном соединении тяговых электродвигателей. Имитация режима потери потребителя осуществляется разрывом силовой цепи электровоза, находящегося в режиме тяги, в соответствии со схемой замещения участка тяговой сети (рис.1).
На рис.2 приведена кривая напряжения контактной сети на токоприёмнике электровоза для случая отсутствия системы замещающего реостатного тормоза; на рис.3 - для случая перехода на замещающий реостатный тормоз при потере потребителя.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
42
Как следует из результатов моделирования, при отсутствии на электровозе серии ВЛ10 системы замещающего реостатного тормоза, при потере потребителя в режиме рекуперативного торможения, наблюдается кратковременное увеличение напряжения на токоприемнике рекуперирующего электровоза свыше 4000 В. Такой режим является опасным для тяговых электродвигателей. В случае оборудования электровоза системой замещающего реостатного тормоза увеличение напряжения не превышает уровня 4000 В.
4. Заключение
Разработанная модель силовой цепи электровоза с использованием описанной модели тягового двигателя позволяет анализировать переходные процессы, протекающие в динамических режимах (например, при потере потребителя в контактной сети при рекуперативном торможении).
Рис.2. Зависимость напряжения в контактной сети (В) от времени (с) (схема без замещающего реостатного торможения)
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
43
Рис.3. Зависимость напряжения в контактной сети (В) от времени (с) (схема с замещающим реостатным торможением)
Применение в схеме рекуперативного торможения, замещающего реостатного приводит к повышению надежности и улучшению эксплуатационных свойств системы.
5. Литература
Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. - М.: Издательство иностранной литературы, 1955.
Жиц М.З. Переходные процессы в машинах постоянного тока. - М.: Энергия, 1974. Отчет о НИР «Исследование тяговых и тормозных режимов электровоза со статическим возбудителем». 76.046.702. - ЛИИЖТ, 1977.
УДК 62 - 83:621.313.3
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУСКАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА
В.Г. Герасимов
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
