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!

    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 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
    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
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы

    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)»