Енергетичні характеристики і показники рекуперуючих трамваїв
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НТУ «Дніпровська політехніка»
Abstract
UKR: Мета роботи. Розробка нового імовірнісного методу оцінки та чисельний аналіз потужностей і
енергетичних показників рекуперуючих трамваїв. Методики досліджень. Використано методи теорії
електричної тяги, електричних кіл несинусоїдного струму і теорії випадкових процесів. Результати до-
сліджень. Отримано аналітичні вирази і виконано імовірнісно-статистичні розрахунки потужностей і
енергетичних показників трамваїв типу Т3D і Т4d з урахуванням стохастичного характеру зміни реку-
перованих напруг і струмів. Показано, що різкозмінний характер рекуперованих напруги і струму обумо-
влює таку ж динаміку зміни потужностей і енергетичних показників. При цьому в багатьох фазах реку-
перативного гальмування коефіцієнт потужності менше 0,92-0,95, а коефіцієнт реактивної потужності
більше 0,25. Статистичний розподіл величин потужностей різний: реактивна потужність, на відміну від
активної і повної, підкоряється закону Гаусса. Розподіл коефіцієнта потужності «лінійно-зворотний» за-
кону розподілу реактивної потужності, а коефіцієнта реактивної потужності – близьке до нормального
закону. Наукова новизна досліджень. Розроблено новий кореляційно-дисперсійний метод визначення
енергетичних показників трамваїв, заснований на дисперсійній теорії випадкових процесів. Встановлено
й обгрунтовано закономірності впливу стохастичного характеру генерованих напруги і струму на
коефіцієнт потужності і коефіцієнт реактивної потужності. Запропоновано вважати, що коефіцієнт поту-
жності не завжди є досить очевидним енергетичним показником і в режимах рекуперації. Практична
значимість. Отримані в роботі аналітичні співвідношення потужностей і коефіцієнтів потужностей да-
ють можливість скласти більш повний і більш точний енергобаланс в системі міського трамвайного руху.
Часові графічні залежності і гістограми величин потужностей, а також коефіцієнтів потужностей дають
можливість прогнозувати параметри ефективних режимів рекуперації і для інших типів трамваїв, в ін-
ших містах України.
ENG: Purpose of work. Development of a new probability assessment method and numerical analysis of power and energy indicators of recuperative trams. Methods of the research. The methods of the theory of electric traction, electric circuits with non-sinusoidal current and the theory of stochastic processes have been used. Re-sults of the research. Analytical expressions have been obtained and probability and statistical calculations of power and energy indicators for trams of T3D and T4D type, taking into account stochastic nature of the change in the recovered voltages and currents, have been performed. It has been shown that sharply variable nature of recovered voltage and current determines the same dynamics of changes in power and energy indicators. Moreo-ver, in many phases of regenerative braking, power factor is less that 0.92-0.95 and the reactive power factor is more than 0.25. Statistical distribution of power values is different: reactive power, in contrast to active and full power is subject to the Gauss’s law. The distribution of power factor is “linear-inverse” to the law of distribution of reactive power but reactive power factor is close to a normal law. Scientific novelty of the research. A new correlation and dispersion method for determining energy indicators of trams based on the dispersion theory of stochastic processes has been developed. The regularities of the influence of stochastic nature of generated volt-age and current on the power factor and reactive power factor have been established and grounded. It is offered to consider that power factor is not always a sufficiently obvious energy indicator in recuperation modes. Practi-cal significance. The analytical expressions of power and power factors obtained in the work make it possible to compile more accurate and more detailed energy balance in urban tram traffic systems. Time graphical depend-encies and histograms of power values and power factors make it possible to predict the parameters of effective recuperation modes also for other types of trams in other cities of Ukraine.
ENG: Purpose of work. Development of a new probability assessment method and numerical analysis of power and energy indicators of recuperative trams. Methods of the research. The methods of the theory of electric traction, electric circuits with non-sinusoidal current and the theory of stochastic processes have been used. Re-sults of the research. Analytical expressions have been obtained and probability and statistical calculations of power and energy indicators for trams of T3D and T4D type, taking into account stochastic nature of the change in the recovered voltages and currents, have been performed. It has been shown that sharply variable nature of recovered voltage and current determines the same dynamics of changes in power and energy indicators. Moreo-ver, in many phases of regenerative braking, power factor is less that 0.92-0.95 and the reactive power factor is more than 0.25. Statistical distribution of power values is different: reactive power, in contrast to active and full power is subject to the Gauss’s law. The distribution of power factor is “linear-inverse” to the law of distribution of reactive power but reactive power factor is close to a normal law. Scientific novelty of the research. A new correlation and dispersion method for determining energy indicators of trams based on the dispersion theory of stochastic processes has been developed. The regularities of the influence of stochastic nature of generated volt-age and current on the power factor and reactive power factor have been established and grounded. It is offered to consider that power factor is not always a sufficiently obvious energy indicator in recuperation modes. Practi-cal significance. The analytical expressions of power and power factors obtained in the work make it possible to compile more accurate and more detailed energy balance in urban tram traffic systems. Time graphical depend-encies and histograms of power values and power factors make it possible to predict the parameters of effective recuperation modes also for other types of trams in other cities of Ukraine.
Description
М. Костін: ORCID 0000-0002-0856-6397, О. Шейкіна: ORCID 0000-0002-5367-2674
Keywords
трамвай, дисперсійний метод, рекуперація, напруга, енергетичні показники, струм, випадковий процес, потужності, ймовірність, tram, dispersion method, recuperation, voltage, energy indicators, current, stochastic process, power, probability, КЕТЕМ
Citation
Костін М. О., Шейкіна О. Г. Енергетичні характеристики і показники рекуперуючих трамваїв. Гірнича електромеханіка та автоматика. Дніпро, 2020. № 103. С. 121–129.