Підвищення ефективності електрорухомого складу подвійного живлення з тяговим асинхронним приводом
Loading...
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена підвищенню ефективності електрорухомого складу подвійного живлення з асинхронним тяговим приводом та підвищення безпеки руху поїздів шляхом вдосконалення структури схеми силових електричних кіл.
Вдосконалено структуру силових кіл електрорухомого складу на основі якої розроблено принципову схему. Визначено діапазон раціональних частот ланки підвищеної частоти. Запропоновано та обґрунтовано використання аморфних сплавів в магнітопроводах тягових трансформаторів, що дозволить підвищити їх коефіцієнт корисної дії.
Визначено частотний спектр амплітуд струмів, які попадають в діапазон робочих частот пристроїв колійної автоматики.
Виконано оцінку ефективності структури схеми із застосуванням трансформатора підвищеної частоти.
RU: Диссертация посвящена повышению эффективности электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом и повышению безопасности движения поездов путем совершенствования структуры схемы силовых электрических цепей. Определены критерии эффективности электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом – масса и габариты электропривода; степень влияние структур силовых цепей на устройства путевой автоматики. Выполнен анализ вариантов улучшения массогабаритных показателей тягового электропривода: применения в структурах силовых цепей электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом резонансных инверторов; применение трансформаторов со сверхпроводящими обмотками; применение промежуточных трансформаторов повышенной частоты. Усовершенствована структура схемы силовых цепей электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом. Предложенная структура отличается от существующих структур использование промежуточного трансформатора повышенной частоты. При питании от сети переменного тока, в режиме тяги, ток протекает по цепи: выпрямитель, фильтр, инвертор, преобразующий выпрямленное напряжение в переменное повышенной частоты, трансформатор, выпрямитель, фильтр, автономный инвертор напряжения, асинхронный тяговый двигатель. При питании от сети постоянного напряжения ток проходит по цепи: звено постоянного напряжения, автономный инвертор напряжения, тяговый двигатель. На базе предложенной схемы были получены три альтернативные структуры: схема с трехфазными трансформаторами, схема с однофазными двухобмотичными трансформаторами, схема с однофазным одним многообмоточным трансформатором. В результате исследования установлено, что наиболее рациональной является схема с одним многообмоточным трансформатором. Для повышения коэффициента полезного действия трансформатора повышенной частоты в качестве альтернативы электротехнической стали рассмотрены варианты применения следующий магнытомягких материалов: ферриты, магнитодиэлектрики, пермаллои, аморфные и нанокристаллические сплавы. Основные критерии отбора наиболее рационального материала: максимальные индукция насыщения и удельное сопротивление, механическая стойкость, стабильность магнитных свойств при изменении температуры. В результате определено, что наиболее подходящим при использовании в качестве материала для магнитопровода тягового трансформатора повешенной частоты является аморфный сплав. Выполнена сравнительная оценка предложенной марки аморфного сплава с электротехнической сталью, используемой в магнитопроводах тяговых трансформаторов действующего электроподвижного состава переменного тока железных дорог Украины. Установлено, что максимальная частота звена повышенной частоты определяется коммутационными способностями силовых полупроводниковых ключей. Определен диапазон рабочих частот звена в зависимости от мощности трансформатора. Даны рекомендации по выбору типов силовых полупроводниковых ключей для преобразователя повышенной частоты. Выполнено моделирование электромагнитных процессов входных преобразователей переменного тока и предложенной схемы, что позволило определить частотный спектр амплитуд токов, которые попадают в диапазон рабочих частот устройств путевой автоматики и сравнить их уровни электромагнитной совместимости. Выполнена оценка эффективности структуры схемы с применение трансформатора повышенной частоты.
EN: Dissertation is dedicated to increasing the efficiency of double feed electric rolling stock with traction induction motor drive and increasing traffic safety by improving the structure of power circuits scheme. The structure of the power circuits was improved. Rational range of frequencies for high frequency link was determined. Amorphous alloys for using for traction transformers cores was proposed and substantiated. It will improve transformers efficiency. The frequency spectra of current amplitudes that fall within the range of operating frequencies of the track automation devices determined. The efficiency evaluation of structural circuit using a high frequency transformer was carried out.
RU: Диссертация посвящена повышению эффективности электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом и повышению безопасности движения поездов путем совершенствования структуры схемы силовых электрических цепей. Определены критерии эффективности электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом – масса и габариты электропривода; степень влияние структур силовых цепей на устройства путевой автоматики. Выполнен анализ вариантов улучшения массогабаритных показателей тягового электропривода: применения в структурах силовых цепей электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом резонансных инверторов; применение трансформаторов со сверхпроводящими обмотками; применение промежуточных трансформаторов повышенной частоты. Усовершенствована структура схемы силовых цепей электроподвижного состава двойного питания с асинхронным тяговым приводом. Предложенная структура отличается от существующих структур использование промежуточного трансформатора повышенной частоты. При питании от сети переменного тока, в режиме тяги, ток протекает по цепи: выпрямитель, фильтр, инвертор, преобразующий выпрямленное напряжение в переменное повышенной частоты, трансформатор, выпрямитель, фильтр, автономный инвертор напряжения, асинхронный тяговый двигатель. При питании от сети постоянного напряжения ток проходит по цепи: звено постоянного напряжения, автономный инвертор напряжения, тяговый двигатель. На базе предложенной схемы были получены три альтернативные структуры: схема с трехфазными трансформаторами, схема с однофазными двухобмотичными трансформаторами, схема с однофазным одним многообмоточным трансформатором. В результате исследования установлено, что наиболее рациональной является схема с одним многообмоточным трансформатором. Для повышения коэффициента полезного действия трансформатора повышенной частоты в качестве альтернативы электротехнической стали рассмотрены варианты применения следующий магнытомягких материалов: ферриты, магнитодиэлектрики, пермаллои, аморфные и нанокристаллические сплавы. Основные критерии отбора наиболее рационального материала: максимальные индукция насыщения и удельное сопротивление, механическая стойкость, стабильность магнитных свойств при изменении температуры. В результате определено, что наиболее подходящим при использовании в качестве материала для магнитопровода тягового трансформатора повешенной частоты является аморфный сплав. Выполнена сравнительная оценка предложенной марки аморфного сплава с электротехнической сталью, используемой в магнитопроводах тяговых трансформаторов действующего электроподвижного состава переменного тока железных дорог Украины. Установлено, что максимальная частота звена повышенной частоты определяется коммутационными способностями силовых полупроводниковых ключей. Определен диапазон рабочих частот звена в зависимости от мощности трансформатора. Даны рекомендации по выбору типов силовых полупроводниковых ключей для преобразователя повышенной частоты. Выполнено моделирование электромагнитных процессов входных преобразователей переменного тока и предложенной схемы, что позволило определить частотный спектр амплитуд токов, которые попадают в диапазон рабочих частот устройств путевой автоматики и сравнить их уровни электромагнитной совместимости. Выполнена оценка эффективности структуры схемы с применение трансформатора повышенной частоты.
EN: Dissertation is dedicated to increasing the efficiency of double feed electric rolling stock with traction induction motor drive and increasing traffic safety by improving the structure of power circuits scheme. The structure of the power circuits was improved. Rational range of frequencies for high frequency link was determined. Amorphous alloys for using for traction transformers cores was proposed and substantiated. It will improve transformers efficiency. The frequency spectra of current amplitudes that fall within the range of operating frequencies of the track automation devices determined. The efficiency evaluation of structural circuit using a high frequency transformer was carried out.
Description
Д. Забарило: ORCID 0000-0002-6206-0012
Захист – 29 жовтня 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна
Захист – 29 жовтня 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна
Keywords
електрорухомий склад подвійного живлення, структурна схема, асинхронний привод, питома вага, трансформатор підвищеної частоти, аморфний сплав, електромагнітна сумісність, электроподвижной состав двойного питания, структурная схема, асинхронный привод, удельный вес, трансформатор повышенной частоты, аморфный сплав, электромагнитная совместимость, double feed electric rolling stock, structural circuit, induction motor drive, specific gravity, high frequency transformer, amorphous alloy, electromagnetic compatibility, КЕРС
Citation
Забарило Д. О. Підвищення ефективності електрорухомого складу подвійного живлення з асинхронним тяговим приводом : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.09. Дніпропетровськ, 2015. 25 с.