Підвищення терміну служби допоміжних машин електропоїздів змінного струму (дисертація)
Loading...
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Дисертація присвячена питанню підвищення терміну служби допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М шляхом підвищення якості електричної енергії, якою живляться допоміжні машини, та підвищення точності спрацьовування теплового захисту цих машин за рахунок використання пристроїв захисту на сучасній мікропроцесорній елементній базі. За допомогою розробленої теплової математичної моделі допоміжних машин електропоїзда ЕР9М визначено перегрів обмоток статорів допоміжних машин в умовах реальної експлаутації з урахуванням навантаження допоміжних машин, коефіцієнта несиметрії живлячої напруги та відхилення її від номінального значення. Визначено гранично допустимі значення коефіцієнта несиметрії живлячої напруги, дія яких не призводить до перегріву обмоток статорів допоміжних машин понад допустимі значення температури для певних класів ізоляції. Розроблено принципові схеми пристрою контролю і підвищення якості електричної енергії та пристрою теплового захисту допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М та подібних. На основі результатів математичного моделювання отримано ряд параметрів необхідних для налаштування цих пристроїв. Отримані наукові результати дозволили розробити рекомендації щодо вибору раціональних запасів за потужністю приводних двигунів для типових допоміжних машин електропоїздів серії ЕР9М, які компенсують шкідливу дію низької якості електричної енергії, що живить ці машини, а також визначити межі значень коефіцієнта несиметрії напруги, дія якої компенсується наявністю проектного запасу за потужністю приводних двигунів, які зараз встановлені на електропоїздах.
RUS: Диссертация посвящена вопросу повышения срока службы вспомогательных машин электропоездов переменного тока серии ЭР9М путем повышения качества электрической энергии, которой питаются вспомогательные машины, и повышения точности срабатывания тепловой защиты этих машин за счет использования устройств защиты на современной микропроцессорной элементной базе. Статический анализ количества выходов из строя моторвагонного подвижного состава железных дорог Украины показал, что около 20% вспомогательных машин электропоездов переменного тока ежегодно выходят из строя. В результате проведенных исследований установлено, что основными причинами выхода из строя вспомогательных машин электропоездов переменного тока является низкое качество питающей электрической энергии и низкая точность срабатывания штатной тепловой защиты вспомогательных машин, вследствие чего последние претерпевают перегрев свыше гранично допустимых значений, что существенно сокращает срок службы изоляции обмоток машин и приводит к их преждевременному выходу из строя. Исследования показали, что наибольшего влияния с точки зрения теплового состояния изоляции обмоток статора вспомогательных машин имеет коеффициент несимметрии питающего напряжения и отклонение напряжения от номинального значения. С помощью разработанной тепловой математической модели вспомогательных машин электропоезда ЭР9М определен перегрев обмоток статоров вспомогательных машин в условиях реальной эксплуатации с учетом нагрузки вспомогательных машин, коэффициента несимметрии питающего напряжения и отклонения его от номинального значения. Определены предельно допустимые значения коэффициента несимметрии питающего напряжения, действие которых не приводит к перегреву обмоток статоров вспомогательных машин сверх допустимых значений температуры для определенных классов изоляции, что позволяет разработать рекомендации относительно повышения уровня качества питающей электроэнергии в системе питания вспомогательных машин электропоездов переменного тока серии ЭР9М в этих пределах. Проведен анализ известных способов повышения качества питающей электроенергии на предмет возможности применения их в цепях вспомогательных машин электропоезда ЭР9М. В частности предложена структура и алгоритм работы симметрирующего устройства на базе батарей емкостных элементов с системой управления на микроконтроллерах. Разработаны принципиальные схемы устройства контроля и повышения качества электрической энергии и устройства тепловой защиты вспомогательных машин электропоездов переменного тока серии ЭР9М и подобных. На основе результатов математического моделирования получен ряд параметров необходимых для настройки этих устройств. Полученные научные результаты позволили разработать рекомендации по выбору рациональных запасов по мощности приводных двигателей для типовых вспомогательных машин электропоездов серии ЭР9М, которые компенсируют вредное воздействие низкого качества электрической энергии, питающей эти машины, а также определить границы значений коэффициента несимметрии напряжения, действие которой компенсируется наличием проектного запаса по мощности приводных двигателей, которые сейчас установлены на электропоездах.
ENG: The thesis dedicated to improving the life time of auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series by improving the quality of electricity, which feds auxiliary machines and by improving the operation accuracy of thermal protection these vehicles by use protection devices on modern microprocessor element base. By means a thermal mathematical model of auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series, which developed, defined overheat of stator of auxiliary electric machines in a real operation conditions including auxiliary machine’s load, asymmetry factor and supply voltage deviation from its nominal value. Defined maximum permissible values of supply voltage asymmetry coefficients, whose action does not lead to overheat of stator of auxiliary machines over allowable temperature for certain classes of isolation. Developed principles circuits of device for monitoring and improving the quality of electricity and device for thermal protection of auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series and like them too. Based on mathematical modeling received a number of parameters needed to configure these devices. The obtained scientific results have allowed to develop recommendations on the choice of rational reserves for power outputs for typical auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series that compensate for the harmful influences of poor quality electrical power that feeds these machines, as well as define the limits of values of voltage asymmetry, the effect of which is offset by the availability of project reserve for power outputs that are currently installed on trains.
RUS: Диссертация посвящена вопросу повышения срока службы вспомогательных машин электропоездов переменного тока серии ЭР9М путем повышения качества электрической энергии, которой питаются вспомогательные машины, и повышения точности срабатывания тепловой защиты этих машин за счет использования устройств защиты на современной микропроцессорной элементной базе. Статический анализ количества выходов из строя моторвагонного подвижного состава железных дорог Украины показал, что около 20% вспомогательных машин электропоездов переменного тока ежегодно выходят из строя. В результате проведенных исследований установлено, что основными причинами выхода из строя вспомогательных машин электропоездов переменного тока является низкое качество питающей электрической энергии и низкая точность срабатывания штатной тепловой защиты вспомогательных машин, вследствие чего последние претерпевают перегрев свыше гранично допустимых значений, что существенно сокращает срок службы изоляции обмоток машин и приводит к их преждевременному выходу из строя. Исследования показали, что наибольшего влияния с точки зрения теплового состояния изоляции обмоток статора вспомогательных машин имеет коеффициент несимметрии питающего напряжения и отклонение напряжения от номинального значения. С помощью разработанной тепловой математической модели вспомогательных машин электропоезда ЭР9М определен перегрев обмоток статоров вспомогательных машин в условиях реальной эксплуатации с учетом нагрузки вспомогательных машин, коэффициента несимметрии питающего напряжения и отклонения его от номинального значения. Определены предельно допустимые значения коэффициента несимметрии питающего напряжения, действие которых не приводит к перегреву обмоток статоров вспомогательных машин сверх допустимых значений температуры для определенных классов изоляции, что позволяет разработать рекомендации относительно повышения уровня качества питающей электроэнергии в системе питания вспомогательных машин электропоездов переменного тока серии ЭР9М в этих пределах. Проведен анализ известных способов повышения качества питающей электроенергии на предмет возможности применения их в цепях вспомогательных машин электропоезда ЭР9М. В частности предложена структура и алгоритм работы симметрирующего устройства на базе батарей емкостных элементов с системой управления на микроконтроллерах. Разработаны принципиальные схемы устройства контроля и повышения качества электрической энергии и устройства тепловой защиты вспомогательных машин электропоездов переменного тока серии ЭР9М и подобных. На основе результатов математического моделирования получен ряд параметров необходимых для настройки этих устройств. Полученные научные результаты позволили разработать рекомендации по выбору рациональных запасов по мощности приводных двигателей для типовых вспомогательных машин электропоездов серии ЭР9М, которые компенсируют вредное воздействие низкого качества электрической энергии, питающей эти машины, а также определить границы значений коэффициента несимметрии напряжения, действие которой компенсируется наличием проектного запаса по мощности приводных двигателей, которые сейчас установлены на электропоездах.
ENG: The thesis dedicated to improving the life time of auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series by improving the quality of electricity, which feds auxiliary machines and by improving the operation accuracy of thermal protection these vehicles by use protection devices on modern microprocessor element base. By means a thermal mathematical model of auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series, which developed, defined overheat of stator of auxiliary electric machines in a real operation conditions including auxiliary machine’s load, asymmetry factor and supply voltage deviation from its nominal value. Defined maximum permissible values of supply voltage asymmetry coefficients, whose action does not lead to overheat of stator of auxiliary machines over allowable temperature for certain classes of isolation. Developed principles circuits of device for monitoring and improving the quality of electricity and device for thermal protection of auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series and like them too. Based on mathematical modeling received a number of parameters needed to configure these devices. The obtained scientific results have allowed to develop recommendations on the choice of rational reserves for power outputs for typical auxiliary electric machines of AC electrical multiple unit trains ER9M series that compensate for the harmful influences of poor quality electrical power that feeds these machines, as well as define the limits of values of voltage asymmetry, the effect of which is offset by the availability of project reserve for power outputs that are currently installed on trains.
Description
О. Балійчук: ORCID 0000-0003-0119-1446
Захист – 24 грудня 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист – 24 грудня 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
електропоїзд, змінний струм, показники якості електричної енергії, термін служби, допоміжні машини, перегрів, электропоезд, переменный ток, показатели качества электрической энергии, срок службы, вспомогательные машины, перегрев, electric rolling stock, alternating current, marks of quality of electrical energy, life time, auxiliary machines, overheat, КЕТЕМ
Citation
Балійчук О. Ю. Підвищення терміну служби допоміжних машин електропоїздів змінного струму : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.09. Дніпропетровськ, 2015. 175 с.