Удосконалення системи взаємного навантаження тягових двигунів постійного та пульсуючого струму
Loading...
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена вирішенню актуальної проблеми вдосконалення систе-ми взаємного навантаження за рахунок науково обґрунтованого вибору її структури та режимів роботи. Визначено ступінь впливу на енергоефективність різних схем джерел живлення системи взаємного навантаження. Також визначено їх раціональні режими роботи. Сформовано множину показників для вирішення задачі вибору раціональної схеми джерела живлення системи взаємного навантаження. Визначено номінальний та максимальний рівень напруги джерела живлення. Виконано математично обґрунтований синтез та вибір раціональної схеми дже-рела живлення системи взаємного навантаження. Розроблено методику розрахунку магнітних характеристик некомпенсованих ТЕД для довільного ступеня ослаблення збудження за допомогою вдосконаленої універсальної магнітної характеристики. Розроблено методику розрахунку індуктивностей обмоток ТЕД, що враховує насичення та дію реакції якоря, лише за довідковими даними. Визначено діапазон раціональних значень величини опору шунтуючого резистора блока ослаблення збудження системи взаємного навантаження. Визначено раціональні режими роботи блока ослаблення збудження системи взаємного навантаження.
EN: The thesis is devoted to the solution of the actual task of improving the system of mutual loading of traction motors of constant and pulsating current due to the choice of its rational structure and operating modes. The choice of the replacement scheme of the DC machine is fulfilled, which most fully meets the requirements for it. Modeling of electro-mechanical and power processes in the traction motor is performed while working in the system of mutual loading. As a result of the simulation, rational modes of operation of the mutual load system for various power supply schemes have been selected. The indicators for solving the problem of choosing a rational power supply scheme for the mutual load system are determined. The nominal and maximum voltages of the power supply are determined. Using the methods of correlation-regression analysis, the ranking of the selection indicators is performed. The circuits of power supplies are analyzed and among them are chosen such, from which other circuits can consist. With the help of a number of basic circuits, many possible power supply schemes for the mutual load system have been obtained. To solve the problem of choosing a rational source scheme, using cluster analysis methods, the set of possible schemes is divided into clusters according to selected indicators, from the best to the worst for a given task. A cluster analysis is performed, which consists of the best schemes. As a result, two schemes incomparable in Pareto were chosen. For the chosen schemes, the vector optimization problem was solved. As a result, it was determined that for the available selection indicators, these schemes are the same, therefore additional indicators were generated. Analyzing these circuits for additional indicators, the best one was chosen. This is a scheme of a two-phase DC-DC pulsed voltage converter with neutral point. To simplify the calculation of the parameters of the circuit for replacing the DC ma-chine, as well as to improve the accuracy of modeling, methods for calculating the magnetic characteristics of uncompensated DC machines have been developed and universal formulas for calculating the inductances of their windings have been obtained. The meth-ods for calculating the magnetic characteristics are based on an improved universal mag-netic characteristic. They make it possible to calculate the magnetic characteristics of uncompensated machines for any degree of attenuation of the excitation taking into account the effect of the anchor reaction using only the saturation coefficient of the machine. The formulas for calculating the inductances of the motor windings take into account the saturation of the magnetic circuit, as well as the effect of the armature reaction. To calculate the inductances from these formulas, it is only necessary to know the reference data of the traction motors (saturation factor and number of turns of the excitation winding). The limits of the permissible range of the magnitude of the shunting resistance for the field attenuation block are determined. These limits are determined from the condition of the possibility of regulating the speed of rotation over the entire range of permissible currents, and also from the condition for ensuring the limitation of the switching overvoltage. It is determined that the rational mode of the excitation-weakening unit is a mode with a frequency that coincides with the frequency of the power source of the mutual load system.
RU: Диссертация посвящена решению актуальной проблемы усовершенствования системы взаимного нагружения за счет научно обоснованного выбора ее структуры и режимов работы. Определена степень влияния на энергоэффективность различных схем питания системы взаимного нагружения. Также определяются их рациональные способы работы. Выполнены математически обоснованный синтез и выбор рациональной схемы источника питания системы взаимного нагружения. Разработана методика расчета магнитных характеристик некомпенсированных тяговых электродвигателей для произвольной степени релаксации возбуждения с помощью усовершенствованной универсальной магнитной характеристики. Разработана методика расчета индуктивностей обмоток тяговых электродвигателей, учитывающая насыщение и действие реакции якоря используя только коэффициент насыщения машины Определен диапазон рациональных значений сопротивления шунтирующего резистора для ослабления возбуждения системы взаимного нагружения. Определены рациональные режимы работы блока ослабления возбуждения си-стемы взаимного нагружения.
EN: The thesis is devoted to the solution of the actual task of improving the system of mutual loading of traction motors of constant and pulsating current due to the choice of its rational structure and operating modes. The choice of the replacement scheme of the DC machine is fulfilled, which most fully meets the requirements for it. Modeling of electro-mechanical and power processes in the traction motor is performed while working in the system of mutual loading. As a result of the simulation, rational modes of operation of the mutual load system for various power supply schemes have been selected. The indicators for solving the problem of choosing a rational power supply scheme for the mutual load system are determined. The nominal and maximum voltages of the power supply are determined. Using the methods of correlation-regression analysis, the ranking of the selection indicators is performed. The circuits of power supplies are analyzed and among them are chosen such, from which other circuits can consist. With the help of a number of basic circuits, many possible power supply schemes for the mutual load system have been obtained. To solve the problem of choosing a rational source scheme, using cluster analysis methods, the set of possible schemes is divided into clusters according to selected indicators, from the best to the worst for a given task. A cluster analysis is performed, which consists of the best schemes. As a result, two schemes incomparable in Pareto were chosen. For the chosen schemes, the vector optimization problem was solved. As a result, it was determined that for the available selection indicators, these schemes are the same, therefore additional indicators were generated. Analyzing these circuits for additional indicators, the best one was chosen. This is a scheme of a two-phase DC-DC pulsed voltage converter with neutral point. To simplify the calculation of the parameters of the circuit for replacing the DC ma-chine, as well as to improve the accuracy of modeling, methods for calculating the magnetic characteristics of uncompensated DC machines have been developed and universal formulas for calculating the inductances of their windings have been obtained. The meth-ods for calculating the magnetic characteristics are based on an improved universal mag-netic characteristic. They make it possible to calculate the magnetic characteristics of uncompensated machines for any degree of attenuation of the excitation taking into account the effect of the anchor reaction using only the saturation coefficient of the machine. The formulas for calculating the inductances of the motor windings take into account the saturation of the magnetic circuit, as well as the effect of the armature reaction. To calculate the inductances from these formulas, it is only necessary to know the reference data of the traction motors (saturation factor and number of turns of the excitation winding). The limits of the permissible range of the magnitude of the shunting resistance for the field attenuation block are determined. These limits are determined from the condition of the possibility of regulating the speed of rotation over the entire range of permissible currents, and also from the condition for ensuring the limitation of the switching overvoltage. It is determined that the rational mode of the excitation-weakening unit is a mode with a frequency that coincides with the frequency of the power source of the mutual load system.
RU: Диссертация посвящена решению актуальной проблемы усовершенствования системы взаимного нагружения за счет научно обоснованного выбора ее структуры и режимов работы. Определена степень влияния на энергоэффективность различных схем питания системы взаимного нагружения. Также определяются их рациональные способы работы. Выполнены математически обоснованный синтез и выбор рациональной схемы источника питания системы взаимного нагружения. Разработана методика расчета магнитных характеристик некомпенсированных тяговых электродвигателей для произвольной степени релаксации возбуждения с помощью усовершенствованной универсальной магнитной характеристики. Разработана методика расчета индуктивностей обмоток тяговых электродвигателей, учитывающая насыщение и действие реакции якоря используя только коэффициент насыщения машины Определен диапазон рациональных значений сопротивления шунтирующего резистора для ослабления возбуждения системы взаимного нагружения. Определены рациональные режимы работы блока ослабления возбуждения си-стемы взаимного нагружения.
Description
A. Друбецький: ORCID 0000-0001-5691-0925
Захист дисертації – 24 квітня 2018 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист дисертації – 24 квітня 2018 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
електрорухомий склад, удосконалення, тяговий електродвигун, випробування, взаємне навантаження, моделювання, силовий перетворювач, раціональні режими, electric rolling stock, improvement, traction electric motor, tests, loading-back, modeling, power converter, rational regimes, электроподвижной состав, усовершенствование, тяговый электродвигатель, испытания, взаимная нагрузка, моделирование, силовой преобразователь, рациональные режимы, КЕРС
Citation
Друбецький А. Ю. Удосконалення системи взаємного навантаження тягових двигунів постійного та пульсуючого струму : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.09. Дніпро, 2018. 22 с.