Двухдвигательный частотно-управляемый тяговый электропривод подземного электровоза с эффективным управлением

Вильнин, Александр Даниилович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Введение ………………………………………………………………………………………………………..5

1. Краткий анализ состояния рудничной электровозной тяги ………………………14

1.1. Общая характеристика условий работы тяговых электроприводов
рудничных электровозов……………………………………………………………………………14

1.2. Особенности применения асинхронного привода ………………………………20

2. Разработка математической и имитационной модели тягового
асинхронного двигателя для частотно-регулируемого электропривода……….30

2.1. Принципы построения асинхронного тягового электропривода
шахтного рудничного электровоза…………………………………………………………….30

2.1.1 Режимы работы тягового электропривода ……………………………………..30

2.1.2. Обоснование выбора мощности тягового асинхронного привода …32

2.2. Обоснование выбора и проверка адекватности расчетных параметров
двигателя …………………………………………………………………………………………………..36

2.3. Анализ свойств электродвигателей для подземной тяги …………………….38

2.4. Теоретическое обоснование обеспечения предельно достижимого
момента ТАД …………………………………………………………………………………………….43

2.5. Разработка имитационной модели ТАД ……………………………………………..46

2.6. Исследования свойств ТАД на имитационной модели ……………………….50

2.7. Результаты исследований ……………………………………………………………………55

3. Математическая модель электромеханической системы подвижного
состава рудничного электровоза …………………………………………………………………..60

3.1. Принцип формирования тягового усилия частотно-регулируемым
асинхронным электроприводом рудничного электровоза …………………………60

3.1.1. Взаимодействие ведущей колесной пары электровоза с рельсами..60

3.1.2. Метод определения явления буксования подземного электровоза .63
3.1.3. Результаты моделирования ……………………………………………………………65

3.1.4. Коэффициент сцепления колёс с рельсами рудничных электровозов
………………………………………………………………………………………………………………..72

3.1.5. Разработка способа управления тяговым электроприводом
рудничных электровозов ………………………………………………………………………..81

3.2. Модель электромеханической системы подвижного состава рудничного
электровоза ………………………………………………………………………………………………..84

3.3. Разработка структуры системы управления двухдвигательным тяговым
электроприводом ……………………………………………………………………………………….91

3.4. Имитационная модель электромеханической системы подвижного
состава рудничного электровоза ……………………………………………………………….96

4. Исследование режимов работы тягового электропривода рудничного
электровоза и экспериментальная проверка алгоритма управления …………..107

4.1. Моделирование работы алгоритма управления тяговым
электроприводом постоянного и переменного тока для предотвращения
буксования и юза электровоза …………………………………………………………………107

4.1.1. Тяговый электропривод постоянного тока ………………………………….107

4.1.2. Тяговый электропривод переменного тока ………………………………….120

4.1.3. Имитационная модель подвижного состава с реализацией первой
колесной пары на постоянном токе и второй колесной пары на
переменном токе …………………………………………………………………………………..124

4.2. Моделирование работы алгоритма управления тяговым
электроприводом переменного тока для предотвращения буксования и юза
электровоза с составом…………………………………………………………………………….128

4.2.1. Движение состава на подъем ……………………………………………………….128

4.2.2. Движение на спуск ………………………………………………………………………135

4.3. Опытная экспериментальная установка…………………………………………….140
4.3.1. Описание экспериментального стенда ………………………………………..140

4.3.2. Система управления …………………………………………………………………….143

4.3.3. Экспериментальные исследования ………………………………………………144

Заключение …………………………………………………………………………………………………151

Список использованной литературы…………………………………………………………..153

ПРИЛОЖЕНИЕ А ………………………………………………………………………………………164

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ……………………………………………………………………………………….166

Актуальность темы

Использование электрифицированного транспорта при добыче полез-
ных ископаемых в условиях подземных шахтных разработок всегда имело
важное технологическое значение. Наряду с использованием различных
транспортеров, подъемных устройств широкое применение в шахтах и рудни-
ках находит рельсовый подземный транспорт. Главное преимущество рельсо-
вого подземного электротранспорта является высокая эффективность транс-
портировки полезных ископаемых на большие расстояния, что особенно акту-
ально для рудных и угольных месторождений, добыча в которых невозможна
открытым способом из-за большой глубины залегания.
Производительность откатки грузов, безопасность эксплуатации, надеж-
ность оборудования определяется, прежде всего, свойствами подвижного со-
става, состоящего из локомотива и вагонеток различных конструкций с дон-
ной выгрузкой и выгрузкой методом опрокидывания.
Электрическими приводами оснащены электровозы с питанием от акку-
муляторных батарей или подземной контактной сети. В угольных шахтах из-
за угрозы взрыва метана используются аккумуляторные электровозы, а руд-
ных шахтах используются электровозы с контактной тягой.
Подвижной состав из локомотива и грузовых тележек подвержен не-
управляемому буксованию при разгоне и юзу при торможении из-за случай-
ного характера изменения коэффициента сцепления ведущих колес локомо-
тива с рельсами, что приводит к неэффективному использованию энергии при
движении состава, снижает среднюю скорость откатки грузов, значительному
износу контактирующих поверхностей обечайки колёс и рельсов. Электропри-
водом, который обеспечивает управляемый режим разгона и торможения со-
става, оснащен только электровоз. Тележки, в отличие от вагонов наземного
рельсового транспорта, не имеют тормозных устройств.
Поэтому дальнейшее развитие систем управления тяговых электропри-
водов подземных электровозов и достижение энергоэффективных режимов
работы, является актуальной технической задачей.

Диссертация представляет собой научную квалификационную работу, в
которой на основании выполненных исследований разработаны теоретические
положения, представляющие собой научные достижения в области разработки
систем автоматического управления движением подвижного состава руднич-
ного электровоза. При этом решены научные задачи и обоснованы техниче-
ские решения, имеющие важное значение для подземного транспорта в горно-
добывающей отрасли.
Основные результаты работы заключаются в следующем:
1. Разработана уточнённая имитационная модель системы управления
движением двухдвигательным тяговым электроприводом рудничного элек-
тровоза, включающая:
а) частотно-управляемый тяговый асинхронный двигатель с обмотками
статора на пониженное напряжение питания 178 В, повышенным на 50 % мо-
ментом и оригинальным блоком реактивной и активной нагрузки;
б) механическую систему подвижного состава, учитывающую распреде-
ление масс локомотива и вагонов по длине состава, параметры сцепных
устройств и позволяющую исследовать их взаимное влияние на тяговое уси-
лие локомотива, положение вагонов в составе и усилия в сцепных устрой-
ствах;
в) систему управления двухдвигательным электроприводом электро-
воза, применимую как для переменного, так и постоянного тока.
2. Предложены алгоритм и устройство косвенного определения скоро-
сти скольжения относительно рельсового пути за счет цифровой фильтрации
сигналов тока статора тягового асинхронного двигателя ведущей колесной
пары.
3. На основании теоретических и практических исследований выявлен
критерий эффективности управления двухдвигательным тяговым электропри-
водом, а именно точность стабилизации скорости скольжения на уровне 0,1
м/с.
4. Предложены структура и алгоритм системы управления движением,
формирующая моменты двухдвигательного тягового электропривода колес-
ных пар в зависимости от скорости их скольжения.
5. Проведены исследования режимов работы двухдвигательного тяго-
вого частотно-регулируемого асинхронного электропривода и регулируемого
электропривода постоянного тока на имитационной модели в программной
среде Sim Power Systems и Simulink MatLab; определены условия возникнове-
ния буксования и юза колес относительно рельсового пути и перераспределе-
ния тяговых моментов ведущих колёсных пар за счёт действия усилий на
сцепке в зависимости от разгона, торможения состава и от профиля пути.
Время разгона полностью гружёного состава на подъем сократилось в 2 раза.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Вентильные дизель-генераторные установки переменной частоты вращения
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
    Повышение энергоэффективности Республики Бурунди за счет внедрения солнечной электроэнергетики
    📅 2021год
    🏢 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»