Текст ПЗ ВКР (1221353), страница 10
Текст из файла (страница 10)
- подсчитать срок окупаемости дать аргументированный вывод о целесо-образности применения на электровозе четырехуровневого инвертора с минимальным числом ключей.
6.1 Основные понятия, используемые при расчете технико-экономической оценки при реализации четырехуровневого инвертора с минимальным числом ключей
В дипломном проекте представлены следующие определения и понятия технико-экономической оценки от внедрения на электровозе четырехуровне-вого АИН с минимальным числом ключей:
- Фонд оплаты труда – экономический показатель при оплате труда, широко применяется в хозяйственной практике, статистической отчетности, экономическом анализе. Включат в себя основную и дополнительную заработную плату, а так же другие поощрительные и компенсационные выплаты, которые указаны в Трудовом Кодексе РФ.
- Капиталовложения в производство новой конструкции характеризуют общие затраты на приобретение дополнительного или изготовление нестан-дартного оборудования, либо перепланировку в производственных цехах [30] и т.д.
- Объект капитальных вложений – основные производственные фонды, имеющие срок службы более одного года, а так же переносят свою стоимость на себестоимость выпускаемой с их помощью продукции в течение срока службы в виде амортизационных отчислений [31].
- Экономическая эффективность (эффект) – конечный результат, получен-ный от внедрения того или иного мероприятия (рост производительности труда, снижение себестоимости производства, увеличение объема выпускаемой продукции /услуги и т.д.) [31].
- Эффективность (срок окупаемости) решений определяется сопоставле-нием экономического эффекта и затрат, необходимых на реализацию мероприятий. Эффективность выступает как мера рациональности использования материальных, трудовых и финансовых ресурсов [32].
6.2 Выбор оборудования
Главной целью технико-экономической оценки дипломного проекта является получение эффективности от внедрения четырехуровневого инвертора с минимальным числом ключей на электроподвижной состав, с помощью изменения уже существующих инверторов.
В настоящее время большинство электровозов оснащены тяговыми преобразователями, выполненными на базе двухуровневых инверторов напряжения.
Для модернизации типового инвертора потребуются IGBT-транзисторы.
К IGBT-транзистору предъявляются большие требования, поскольку он является основным элементом в автономном инверторе напряжения (АИН). Транзистор должен не только обеспечивать коммутацию тока необходимой величины с заданной частотой при необходимом напряжении на его зажимах, но и при этом обладать низкими потерями энергии при переключении и возможностью работы при низких температурах [16,33]. Исходя из этих требований, в качестве IGBT-транзистора был выбран силовой IGBT модуль МТКИ-200-33-1Н производства ОАО «Электровыпрямитель» представленный на рисунке 6.1.
Основные параметры модуля приведены в таблице 6.1 [33].
Рисунок 6.1 – IGBT модуль МТКИ-200-33-1Н
Таблица 6.1 – Основные параметры IGBT модуля МТКИ-300-12К
| Параметр | Условное обозначение | Значение |
| Напряжение коллектор-эмиттер, В | UCE | 3300 |
| Постоянный ток коллектора, А при Тс = 150 оС | IC | |
| 200 | ||
| Повторяющийся импульсный ток коллектора (tp = 1 мс, при Тс = 150 оС), A | ICplus | 400 |
| Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, В | UCEsat | 3,0 |
Окончание таблицы 6.1
| Параметр | Условное обозначение | Значение |
| Время задержки включения, мкс: при Тс = 150 оС | td(on) | |
| 1,7 | ||
| Время задержки включения, мкс: при Тс = 150 оС | td(off) | |
| 3,95 | ||
| Тепловое сопротивление переход-корпус, IGBT | Rth(j-c) | 0,052 |
| Напряжение изоляции, В | Uisol | 4000 |
Такой IGBT модуль (МТКИ-200-33-1Н) обладает низкими статическими и динамическими потерями, низкой внутренней индуктивностью корпуса. Внутренняя изоляция обеспечивается DBC-керамикой из оксида или нитрида алюминия [33].
6.3 Определение затрат на оборудование электровоза четырехуровневым инвертором с минимальным числом ключей
В данном разделе необходимо произвести расчет капитальных вложений Квлож на оборудование одного электровоза предлагаемым инвертором напряжения. Капитальные вложения состоят из стоимости необходимых элементов инвертора и трудозатрат на его сборку и оборудование им электровоза.
Стоимость одного IGBT модуля МТКИ-200-33-1Н составляет 6468 рублей (цена 2016 г.). Необходимо 12 таких модулей, следовательно, общая стоимость элементов предлагаемого инвертора составляет Сэ = 77616 рублей.
Произведем расчет заработной платы. Тарифная заработная плата Сс модернизации двухуровневого АИН на одном электровозе представлена в таблице 6.2.
Таблица 6.2 – Тарифная заработная плата модернизации двухуровневого АИН на одном электровозе
| Вид работ | Разряд работ | Трудоемкость, чел.-ч. | Часовая тарифная ставка, руб. | Итог, руб. |
| Снять АИН | 6 | 12 | 101,04 | 7274,88 |
| Разборка и модернизация двухуровневого АИН | 6 | 8 | 4849,92 | |
| Установка четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей | 6 | 12 | 7274,88 | |
| Тарифная заработная плата Сс, руб. | 19399,68 | |||
Фонд оплаты труда работников рассчитывается по формуле
, (6.1)
где ЕОЗП – основная заработная плата; ЕДЗП – дополнительная заработная плата [16].
Основная и дополнительная заработная плата рассчитывается по формулам
; (6.2)
, (6.3)
где 0,3 – коэффициент премии (30 %); Кр – районный коэффициент, равный 0,3; КДВ – дальневосточный коэффициент, равный 0,3.
Подставив численные значения в формулы (3.2-3.3), получим
рубля,
рубля.
Фонд оплаты труда ФОТ составляет
рублей.
Отчисления на социальные нужды ЕСОЦ определяется по формуле
, (6.4)
где 0,304 – страховые взносы (пенсионный фонд – 22 %; ФФОМС – 5,1 %; ТФОМС – 2 %; ФСС – 2,9 %).
Подставив численные значения в формулу (3.4) получим
рубля.
Капитальные вложения Квлож определим по формуле [16]
. (6.5)
Подставив численные значения в формулу (3.5), получим
рублей.
Необходимые капитальные вложения на оборудование одной секции электровоза с асинхронным тяговым двигателем четырехуровневым инвертором напряжения с минимальным числом ключей составляет Квлож = 134969,77 рублей.
6.4 Расчет годовой экономии денежных средств и срока окупаемости от внедрения на электровозе четырехуровневого инвертора напряжения с минимальным числом ключей
Внедрение четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей способствует снижению потерь электрической энергии при уменьшении потерь мощности в инверторе и уменьшения искажения формы напряжения и тока.
Рассмотрим структурную схему тягового привода электровоза, где каждый элемент имеет свое КПД.
Рисунок 6.2 – Структурная схема привода электровоза: КС – контактная сеть, Тр –тяговый трансформатор; АИН – автономный инвертор напряжения; АТД – асинхронный тяговый двигатель
На основании данной схемы (рисунок 6.2) необходимо найти разницу потерь мощности при использовании двухуровневого инвертора и четырехуровневого с минимальным числом ключей.
За основу были взяты технические данные электровоза 2ЭС7 (Рдл = 8400 кВт, 
%).
КПД электровоза определяется по формуле
, (6.6)
где 
(
– КПД трансформатора; 
– КПД тягового преобразователя; 
– КПД асинхронного тягового двигателя); 
– КПД автономного инвертора напряжения.
КПД двухуровневого инвертора составляет 
%, а четырехуровневого с минимальным числом ключей 
% [8].
Выразим из формулы (6.6) прочие КП, которые определяются по формуле
. (6.7)
КПД электровоза при использовании четырехуровневого АИН с минимальным числом ключей определяется по формуле
, (6.8)
Потери мощности рассчитываются по формуле
- для двухуровневого инвертора:
. (6.9)
- для четырехуровневого с минимальным числом ключей:
. (6.10)
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
