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!

    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    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
    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
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    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
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 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)»