Антиплагиат Юринский (1222526)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

17.06.2016АнтиплагиатУважаемый пользователь!Обращаем ваше внимание, что система Антиплагиат отвечает на вопрос, является ли тот или инойфрагмент текста заимствованным или нет. Ответ на вопрос, является ли заимствованный фрагментименно плагиатом, а не законной цитатой, система оставляет на ваше усмотрение. Также важноотметить, что система находит источник заимствования, но не определяет, является ли онпервоисточником.Информация о документе:Имя исходного файла:Имя компании:Комментарий:Тип документа:Имя документа:Дата проверки:Модули поиска:Текстовыестатистики:Индекс читаемости:Неизвестные слова:Макс. длина слова:Большие слова:Диплом на плагиат.docxДальневосточный гос. Университет путей сообщенияЮринский Евгений ВикторовичПРочееМоделирование электровоза переменного тока с асинхронным тяговым приводом17.06.2016 10:40Интернет (Антиплагиат), Кольцо вузов, Диссертации и авторефераты РГБ,Дальневосточный гос. Университет путей сообщениясложныйв пределах нормыв пределах нормыв пределах нормыКоллекция/модуль поискаДоля Доляввотчёте текстеИсточникСсылка на источник[1] Цепи тяговых электро...http://mykonspekts.ru/1­81010.htmlИнтернет(Антиплагиат)9.14% 9.14%[2] (pdf) (1/2)http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/VasilevSimakRybnik...

Интернет(Антиплагиат)8.06% 8.06%[3] Тяговые расчётыhttp://ru.wikipedia.org/wiki/Тяговые расчётыИнтернет(Антиплагиат)4.55% 4.55%[4] Тяговые расчётыhttp://ru.wikipedia.org/wiki/Тяговые расчётыИнтернет(Антиплагиат)0%[5] Построение современн...http://5fan.ru/wievjob.php?id=465Интернет(Антиплагиат)4.39% 4.39%[6] Пояснительня записка...Кольцо вузов0.11% 4.32%[7] Основные характерист...http://mykonspekts.ru/1­81008.htmlИнтернет(Антиплагиат)3.6%[8] Лекция 6. Электричес...http://gendocs.ru/v26523/?cc=6Интернет(Антиплагиат)3.43% 3.43%[9] Дипломы 2015 года вы...Кольцо вузов1.2%[10] Цепи режима тяги.http://mykonspekts.ru/1­81011.htmlИнтернет(Антиплагиат)2.07% 2.2%[11] Курсовая: "Повышение...http://westud.ru/work/269555/Povyshenie­energoeffektivnosti­...

Интернет(Антиплагиат)1.79% 1.9%[12] dochttp://www.exponenta.ru/educat/konkursreferatov4/abaskuliev/... Интернет(Антиплагиат)0%4.55%3.6%2.89%1.77%[13] Сельдяев, Валерий Ив...http://dlib.rsl.ru/rsl01000000000/rsl01000268000/rsl01000268...Диссертации иавторефератыРГБ[14] Никулин, Владимир Ва...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002327000/rsl01002327...Диссертации иавторефератыРГБ0%[15] 2015_140100_usatsk_t...Кольцо вузов1.54% 1.54%[16] Гуляев, Игорь Василь...http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003309000/rsl01003309...Диссертации иавторефератыРГБ0%1.54%[17] Введение Лабораторна...http://rerefat.ru/docs/5/index­3375466.htmlИнтернет(Антиплагиат)0%1.41%[18] Масюк, Наталья Никол...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002328000/rsl01002328...Диссертации иавторефератыРГБ0%1.39%[19] Быков, Павел Николае...http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003302000/rsl01003302...Диссертации иавторефератыРГБ0%1.36%[20] Тутаев, Геннадий Мих...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002338000/rsl01002338...Диссертации иавторефератыРГБ0%1.32%[21] Создание файлов Simu...http://lektsii.net/2­93812.htmlИнтернет(Антиплагиат)1.27% 1.27%[22] Техника безопасности...http://studopedia.net/6_44742_tehnika­bezopasnosti­pri­rabot...Интернет(Антиплагиат)0%[23] скачатьhttp://nashaucheba.ru/v38185/?download=1Интернет(Антиплагиат)1.11% 1.11%[24] Бакутов, Александр В...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004249000/rsl01004249...Диссертации иавторефератыРГБ0%http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=10.01% 1.63%1.61%1.25%1.1%1/2217.06.2016АнтиплагиатДиссертации иавторефератыРГБ0%1.1%[26] 791502__RAZRABOTKA_I...Кольцо вузов0.1%1.03%[27] Задорожный, Александ...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004043000/rsl01004043...Диссертации иавторефератыРГБ0.31% 0.96%[28] Белоусов, Александр ...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002739000/rsl01002739...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.9%[29] Петров, Павел Андрее...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004634000/rsl01004634...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.83%[30] Еропова, Елена Валер...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002748000/rsl01002748...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.79%[31] Попов, Владимир Олег...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002853000/rsl01002853...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.78%[32] Методические указани...http://mognovse.ru/gzp­metodicheskie­ukazaniya­k­kursovoj­ra...Интернет(Антиплагиат)0.78% 0.78%[33] Основные представлен...http://mylektsii.ru/1­98033.htmlИнтернет(Антиплагиат)0%0.74%[34] Патраков, Дмитрий Ни...http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003306000/rsl01003306...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.61%[35] Сборник материалов с...http://www.amchs.ru/index.php/dokumenty­akademii/category/70...Интернет(Антиплагиат)0%0.58%[36] ���� ������� � �����...

http://inethub.olvi.net.ua/ftp/library/share/homelib/spec138...Интернет(Антиплагиат)0.51% 0.51%[37] Ломакин, Алексей Ник...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004421000/rsl01004421...Диссертации иавторефератыРГБ0.04% 0.49%[38] Источник 38http://matlab.exponenta.ru/simpower/book1/1_7.phpИнтернет(Антиплагиат)0.11% 0.48%[39] Цепи вспомогательных...http://mykonspekts.ru/1­81012.htmlИнтернет(Антиплагиат)0.25% 0.48%[40] Шумилов, Егор Алексе...http://dlib.rsl.ru/rsl01006000000/rsl01006728000/rsl01006728...Диссертации иавторефератыРГБ0%[25] Приведенец, Игорь Ад...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004914000/rsl01004914...0.46%[41] СОЛДАТОВ.docxДальневосточныйгос. Университет 0.34% 0.46%путей сообщения[42] 2013 ИТТСУ ТЛТ­511 С...Кольцо вузов0.11% 0.4%Диссертации иавторефератыРГБ0.35% 0.35%[43] Левин, Павел Николае...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002745000/rsl01002745...[44] Постол_УП.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.31%[45] Укрепление оползнево...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.31%[46] Игнатенко_УП+.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.3%[47] ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕ...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.3%[48] КакунинаКалинина_МП....Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.29%[49] 2015_РОАТ_ФК_Кочетов...Кольцо вузов0%0.23%[50] Лысов, Николай Влади...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.22%http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002638000/rsl01002638...[51] УП_Доронина.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.2%[52] МетодУказания­Левчен...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.2%[53] ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕН...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.19%[54] 1Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.19%Диссертации иавторефератыРГБ0.13% 0.13%[56] OsnKont_k_r_B_Pantju...Кольцо вузов0%0.12%[57] UPO_k_r_E_Nikitina_6...Кольцо вузов0%0.12%[58] АУТС 2014 Тычинина Т...Кольцо вузов0%0.12%Диссертации иавторефераты0%0.11%[55] Плохов, Евгений Миха...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002278000/rsl01002278...http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=12/2217.06.2016[59] Солдатенко, Денис Ал...Антиплагиатhttp://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004255000/rsl01004255...авторефератыРГБ0%0.11%Оригинальные блоки: 54.72% Заимствованные блоки: 45.28% Заимствование из "белых" источников: 0% Итоговая оценка оригинальности: 54.72% http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=13/2217.06.2016АнтиплагиатМинистерство транспорта Российской ФедерацииФедеральное агентство железнодорожного транспорта[41]ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯ« [9]ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»Кафедра « Локомотивы»К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬЗаведующий кафедрой__________А.К. [41]Пляскин«____»________20___г.МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКАС АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМПояснительная записка к дипломному проектуДП 190303.65.08­ЭТЖД­140.ПЗСтудент ИИФО Е.В. ЮринскийРуководитель(доцент, к.т.н.) Ю.С. КабалыкКонсультант по безопасностижизнедеятельности( доцент, к.т.н.) А.А. БалюкКонсультант по экономике([41]доцент, к.э.н.) А.Н. КобылицкийНормоконтроль(доцент, к.т.н.) Ю.С. КабалыкХабаровск – 2016ВВЕДЕНИЕ.С учетом тяжелых эксплуатационных условий на железных дорогах сибирского и дальневосточного регионов и продолжающегосяежегодного увеличения грузопотока наиболее перспективным видом локомотивов для этих условий могут стать электровозы сасинхронным тяговым приводом. Вмировом опыте железнодорожного машиностроения развитию электровозов с асинхронными тяговыми двигателями (АТД)давно придается приоритетное значение.Благодаря малому удельному расходу активных материалов АТД, по сравнению с коллекторными двигателями, имеютлучшие массогабаритные показатели, требуют меньших затрат на их обслуживание, а высокая жесткостьэлектромеханических характеристик позволяет реализовать большие значения коэффициента сцепления. Совокупностьэтих факторов позволяет повысить осевую мощность электровоза, обеспечивает лучшие тяговые характеристики, даетвозможность снизить затраты на обслуживание и получить ряд других важнейших эксплуатационных преимуществ.[11]Дипломный проект посвящен изучению электровозов переменного тока с асинхронным тяговым приводом. А также подробно подлежитизучению силовая схема и система управления тяговыми двигателями электровоза 2ЭС5, схемы которого должны быть разработаны ипромоделированы в программе Matlab. В качестве экспериментов будут рассмотрены процессы разгона и торможения.ВВЕДЕНИЕ.С учетом тяжелых эксплуатационных условий на железных дорогах сибирского и дальневосточного регионов и продолжающегосяежегодного увеличения грузопотока наиболее перспективным видом локомотивов для этих условий могут стать электровозы сасинхронным тяговым приводом. Вмировом опыте железнодорожного машиностроения развитию электровозов с асинхронными тяговыми двигателями (АТД)давно придается приоритетное значение.Благодаря малому удельному расходу активных материалов АТД, по сравнению с коллекторными двигателями, имеютлучшие массогабаритные показатели, требуют меньших затрат на их обслуживание, а высокая жесткостьэлектромеханических характеристик позволяет реализовать большие значения коэффициента сцепления. Совокупностьэтих факторов позволяет повысить осевую мощность электровоза, обеспечивает лучшие тяговые характеристики, даетвозможность снизить затраты на обслуживание и получить ряд других важнейших эксплуатационных преимуществ.[11]Дипломный проект посвящен изучению электровозов переменного тока с асинхронным тяговым приводом. А также подробно подлежитизучению силовая схема и система управления тяговыми двигателями электровоза 2ЭС5, схемы которого должны быть разработаны ипромоделированы в программе Matlab. В качестве экспериментов будут рассмотрены процессы разгона и торможения.1 АНАЛИЗ СИЛОВЫХ СХЕМ РОССИЙСКИХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ С АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ1.1 Анализ силовых цепей электровоза 2ЭС7Магистральный 8­осный грузовой электровоз 2ЭС7 спроектирован и создан для эксплуатации на железных дорогах РоссийскойФедерации, странах Балтии и СНГ с шириной колеи 1520 мм,электрифицированных на однофазном переменном токе промышленной частоты с номинальным напряжением 25 [11]кВ. Электровоз рассчитан на эксплуатацию на существующих и подлежащих реконструкции железнодорожных магистралях сустановленными на них скоростями движения [1].Электровоз рассчитан на работу при напряжении на токоприемнике в пределах от 19 кВ до 29 кВ.Электровоз 2ЭС7 обладает следующими технико­экономические преимуществами:http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=14/2217.06.2016Антиплагиатувеличен уровень безопасности движения за счет использования современных систем улучшения условий работы локомотивной бригады(машиниста и помощника машиниста);снижены эксплуатационные расходы за счет улучшения тяговых свойств локомотива, а также за счет снижения простоев на всех видахобслуживания и ремонта;повышена общая надежность локомотива за счет применения микропроцессорной системы управления, безопасности и диагностики, атакже за счет использования управляемых статических преобразователей (снижение количества контактных элементов) и асинхронныхтяговых двигателей.Конструкция электровоза предусматривает монтаж и демонтаж оборудования и приборов, свободный доступ к ним, удобство приобслуживании в эксплуатации и при ремонте, а также безопасность. Обеспечена взаимозаменяемость оборудования, аппаратов, приборовотдельных деталей для электровозов без подстройки и регулировки на линии. Смена отдельного оборудования, приборов, аппаратов невызывает необходимости демонтажа соседних агрегатов.Электровоз 2ЭС7 производится в двухсекционном исполнении, представляет собой 8­осный локомотив с четырьмя тележками и двумякабинами управления. Все оси электровоза снабжены опорно­осевыми асинхронными тяговыми двигателями, оборудованными моторно­осевыми подшипниками качения. Осевая формула электровоза 2(2о­2о). Электровоз 2ЭС7 оборудован системой рекуперативноготорможения.На локомотиве 2ЭС7 предусмотрена возможность сцепления и соединения по цепям управления двух электровозов (2ЭС7 + 2ЭС7) илиодного 8­осного электровоза 2ЭС7 и одной 4­осной секции электровоза 2ЭС7 по системе многих единиц с синхронным управлениемсцепа из любой кабины машиниста.Максимальная конструкционная скорость электровоза 2ЭС7 120 км/ч. Конструкция электровоза предусматривает возможность движения водиночном следовании при испытаниях на неизношенных колесах со скоростью на 10 % превышающей конструкционную.Служебная масса электровоза с запасом песка 0,67 от полной загрузки составляет 200 ± 2 т. Статическая нагрузка от оси колесной парына рельс полностью экипированного электровоза составляет 249 кН.Электрические цепи электровоза 2ЭС7 обеспечивают синхроннуюработу оборудования всех секций, а также автономную работу каждой секциии резервирование тягового и вспомогательного оборудования принеисправностях.Электрическая принципиальная схема силовых цепей одной секции электровоза 2ЭС7 показана на рисунке 1.1.[7]Рисунок 1.1 – Силовая схема электровоза 2ЭС7Каждая секция электровоза получает питание от высоковольтной сети напряжением 25 кВ раздельно с помощью одноготокоприемника, установленного на крыше. Эксплуатация 2­х секционного электровоза может осуществляться с однимподнятым токоприемником любой секции. Также предусмотрена работа с двумя поднятыми токоприемниками.Тяговый асинхронный электропривод электровоза обеспечивает на каждой колесной паре равномерное регулированиесилы тяги и торможения, а также частоты вращения при юзе и боксовании. В каждой секции четыре трехфазныхасинхронных тяговых двигателя получают высоковольтное раздельное питание от инверторов, которые объединены вдвух тяговых преобразователях (А1 и А2).Вспомогательное оборудование получает питание по трехфазным цепям переменного напряжения 380 В, которыегальванически отделены от высоковольтного напряжения 25 кВ с помощью блока вспомогательных трансформаторов(A3). Первичные обмотки трансформаторов запитаны от модулей преобразователя собственных нужд, которыеинтегрированы в тяговые преобразователи. По секциям электровоза цепи вспомогательного оборудования разделены.Бортовая сеть постоянного тока напряжением 110 В каждойсекции формируется после преобразователя питания цепей управления (А4),вход которого подключен к трехфазной цепи вспомогательного оборудованиянапряжением 380 В. Цепи выполнены по двухпроводной системе иизолированы от «корпуса» электровоза. Для бортовой сети постоянного токанапряжением 110 В существует электрическая связь между секциями черезмежсекционное соединение.1.2 [7]Анализ силовых цепей электровоза 2ЭС5Магистральный грузовой двухсекционный электровоз пятого поколения 2ЭС5 (по согласованию с ОАО «Российские железные дороги»его назвали «Скиф») выпущен на Новочеркасском электровозостроительном заводе (НЭВЗ, входит в состав ЗАО «Трансмашхолдинг»),Локомотив предназначен для вождения грузовых поездов на железных дорогах колеи 1520 мм, электрифицированных на переменномтоке напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц. Асинхронный тяговый привод с индивидуальными инверторами напряжения ипоосным регулированием позволяет улучшить тяговые характеристики, снизить энергопотребление и затраты на техническоеобслуживание. Электровоз 2ЭС5 разработан совместно ЗАО «Трансмашхолдинг» и французским машиностроительным концерном«Alstom» на базе совместного инжинирингового центра «ТРТранс», расположенного в России. Центр создан на паритетных началахТрансмашхолдингом и «Alstom Transport». Электровоз 2ЭС5 отличается высокими технико­экономическими показателями. Параметры,указанные в техническом задании на разработку локомотива, были сформулированы заказчиком электровоза ОАО «РЖД» на основаниипланов Компании по реализации грузоперевозок на ближайшую перспективу с учетом тенденций ежегодного роста грузооборота. Понекоторым комплектующим, например, таким как система управления электровоза 2ЭС5, в техническое задание на локомотив включенытребования по его оснащению новейшими устройствами с учетом последних мировых достижений в области электроники,машиностроения и других высокотехнологических отраслей. В конструкцию заложены существенно увеличенные по сравнению слокомотивами предыдущих поколений межремонтные пробеги. Это позволяет значительно сократить затраты на обслуживаниелокомотивов и существенно повысить эффективность управления парком. Механическая тяговая передача первого класса подвескиобеспечивает снижение динамических воздействий на путь и все узлы и детали электровоза. Противогазная защита позволяет сократитьтормозной путь при неблагоприятных погодных условиях и высокой скорости движения, снижает интенсивность износа колес.Безбандажные (цельнокатаные) колеса с ресурсом не менее 1 млн. км также дают возможность увеличить пробег электровоза междукрупными видами ремонтов. Модульная кабина управления с автоматическим климат­контролем, соответствующая всем современнымнормам, включая санитарные, эргономические и нормы безопасности, позволяет обеспечить локомотивной бригаде комфортные ибезопасные условия труда и сократить цикл сборки электровоза. Используется новая, полностью интегрированная микропроцессорнаясистема управления и диагностики [1].Новая машина значительно превосходит по тягово­энергетическим характеристикам локомотивы более раннего производства, чтоhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=15/2217.06.2016Антиплагиатпозволяет на ряде полигонов эксплуатации использовать электровоз 2ЭС5 (две секции) вместо трехсекционных сцепов серийныхэлектровозов. Особенности конструкции электровоза:­ в качестве тяговых используются асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором;­ питание АТД осуществляется от регулируемых статических преобразователей напряжения и частоты, входящих в состав тяговойсистемы, разработанной компанией «Alstom» (рисунок 1.2);­ вспомогательный привод реализован с возможностью регулирования производительности трехфазных нагрузок благодаряиспользованию вспомогательного преобразователя компании «Alstom»;­ электровоз оборудован системой автоведения, управления распределенной тягой, системой управления поездом повышенного веса идлины, а также другими электронными системами.Рисунок 1.2 – Силовая схема электровоза 2ЭС5Тяговый трансформатор содержит сетевую обмотку (СО), четыре тяговые обмотки Т01–Т04 и обмотку фильтра (ФО), предназначенную дляподавления радиопомех. К выходу каждой тяговой обмотки подключен входной преобразователь – стабилизатор напряжения. К выходувходного преобразователя (звену постоянного напряжения) подключен инвертор напряжения для питания тягового двигателя М. К звенупостоянного напряжения каналов преобразователей для питания второго и третьего тяговых двигателей подключены вспомогательныепреобразователи ВП1 и ВП2. Элементная база преобразователя – силовые биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGT) сжидкостно­воздушной системой охлаждения. К выходным зажимам каждого инвертора АИН подключены статорные обмотки одного изтяговых двигателей М. При переходе из тягового режима в режим рекуперативного [55]торможения и при обратных переходах никаких переключений в силовой схеме не производится. Тяговые двигателипереводятся в генераторный режим путем понижения основной частоты [55]напряжения относительно синхронной частоты, соответствующей данной скорости движения. При этом инверторы переходят в режимтрехфазного выпрямителя. При рекуперативном торможении сетевые преобразователи за счет изменения алгоритма управленияпереводятся в инверторный режим, и поток энергии из промежуточного контура направляется к тяговому трансформатору и далее вконтактную сеть. Защита силовых цепей преобразователя и тяговых электродвигателей от коротких замыканий, токов перегрузки и отзамыканий на «землю» выполнена с помощью аппаратно­программных средств преобразователя, подчиняющихся системе управления,при срабатывании которых отключается ГВ QF1.На электровозе применен тяговый асинхронный двигатель 6 FRA 4567 G. Он предназначен для преобразования электрической энергии,получаемой от статического преобразователя, вмеханическую, передаваемую с вала тягового двигателя на колесную пару электровоза.[11]Тяговый двигатель выполнен для опорно­осевого подвешивания и представляет собой шестиполюсный двигатель переменноготрехфазного тока с короткозамкнутым ротором и независимой системой вентиляции. Охлаждающий воздух подается в тяговый двигательсо стороны редуктора через вентиляционный люк и выходит из тягового двигателя со стороны, противоположной редуктору черезвентиляционные отверстия, закрытые сеткой.Механическая сборка статора выполняется с помощью восьми продольных пластин, которые расположены вокруг магнитной цепи,приварены к концевым пластинам и также приварены снаружи вдоль всей магнитной цепи. Механическая прочность обеспечивается засчет снятия напряжений. Данное решение позволяет обеспечить жесткую конструкцию двигателя.Ротор состоит из листов магнитной стали толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга, с низким коэффициентом электрическихпотерь. Листы собраны на валу под действием высокой температуры и зажаты между двумя концевыми пластинами. Изоляцияобеспечивается за счет фосфатирования после вырезки и снятия заусенцев или путем использования предварительно изолированныхстальных листов.Характеристики тягового двигателя электровоза 2ЭС5 «Скиф» представлен в таблице 1.1.Таблица 1.1 – Основные параметры тягового двигателя электровоза 2ЭС5Наименование показателяЗначениеНоминальный режим работычасовойпродолжительныйНоминальная мощность, кВт981949Номинальное напряжение, В1860Фазный ток, Л360350Номинальная частота вращения, об/мин1038КПД, %95,4Расход вентилирующего воздуха при полном напоре 1850 Па, не менее, (м3/мин)90Класс изоляциикласс 200 (класс С)Масса двигателя, кг2660 ±5 %Клетка ротора выполнена из медных стержней и колец, соединенных с помощью высокочастотной индукционной пайки твердымприпоем. Конечная форма придается стержням непосредственно на последней стадии изготовления. Кольца штампуются необходимогоразмера и подвергаются тепловой обработке для обеспечения конечных механических характеристик. Двигатель динамическисбалансирован.1.3 Анализ силовых цепей электровоза 2ЭС10Электрические цепи электровоза 2ЭС10 ( рисунок 1.3) обеспечивают синхронную работу оборудования всех секций, атакже автономную работу каждой секции и резервирование тягового и вспомогательного оборудования приhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=16/2217.06.2016Антиплагиатнеисправностях [1].Тяговый асинхронный электропривод электровоза обеспечивает на каждой колесной паре равномерное регулированиесилы тяги и торможения, а также частоты вращения при юзе и боксовании. В каждой секции четыре трехфазныхасинхронных тяговых двигателя получают высоковольтное раздельное питание от инверторов, которые объединены вдвух тяговых преобразователях.Вспомогательное оборудование получает питание по трехфазным цепям переменного напряжения 380 В, которыегальванически отделены от высоковольтного напряжения 3 кВ с помощью блока вспомогательных трансформаторов.Первичные обмотки трансформаторов запитаны от модулей преобразователя собственных нужд, которые интегрированыв тяговые преобразователи. По секциям электровоза цепи вспомогательного оборудования разделены.[7]Рисунок 1.3 – Силовая схема электровоза 2ЭС10Бортовая сеть напряжением 110 В каждой секции формируется после преобразователя питания цепей управления, входкоторого подключен к трехфазной цепи вспомогательного оборудования напряжением 380В. Цепи выполнены подвухпроводной системе, изолированы от «корпуса» электровоза. Для бортовой сети напряжением 110 В существуетэлектрическая связь между секциями через межсекционное соединение.[7]Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи токоприемника ХА2 установлен ограничительперенапряжений FV1. При работе электровоза с поднятым первым и третьим токоприемником по ходу движения защитуот коммутационных и атмосферных перенапряжений осуществляет ограничитель перенапряжений установленный навторой секции.В схеме силовых цепей электровоза 2[1]ЭС10 можно выделить следующие основные цепи:­цепи тяговых электроприводов;­ цепи вспомогательных машин и аппаратов.[1]Цепи [39]вспомогательных машин и аппаратов одной секции представляют собой цепи питания [1]электродвигателейи устройств для обеспечения бесперебойной работы основных узлов и аппаратов, таких как:­ тяговый преобразователь;­ тяговый электродвигатель;­ тормозной резистор;­ [39]дроссель сетевого фильтра;­ [1]тормозное оборудование.[39]Цепи тяговых электроприводов одной секции представляют собой цепи питания четырех асинхронных тяговыхэлектродвигателей от инверторов тяговых преобразователей. Дополнительно каждый тяговый преобразователь оснащенинвертором для питания вспомогательных машин и аппаратов. Тяговые преобразователи между собой соединеныпараллельно и подключены к контактной сети напряжением 3 кВ.Цепи питания тяговых преобразователей снабжены всеми необходимыми устройствами коммутации, защиты иизмерения. К каждому тяговому преобразователю подключен тормозной резистор.Для осуществления электрического соединения между контактным проводом сети постоянного напряжения 3 кВ иэлектрическим оборудованием каждая секция электровоза оснащена двумя токоприемниками ХА1, ХА2.После токоприемника в высоковольтную цепь включен входной LC­фильтр, предназначенный для снижения уровнярадиопомех, создаваемых при токосъеме и при работе коммутационных аппаратов. Фильтр состоит из дросселяпомехоподавления L1, L2, размещенного для каждой ветви токоприемника индивидуально и конденсаторов С1, С2.Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи токоприемника ХА2 установлен ограничительперенапряжений FV1. При работе электровоза с поднятым первым и третьим токоприемником по ходу движения защитуот коммутационных и атмосферных перенапряжений осуществляет ограничитель перенапряжений установленный навторой секции.Для отключения каждого токоприемника от силовых цепей электровоза в обесточенном состоянии служатдистанционные разъединители QS1, QS2.Для заземления высоковольтной цепи при опущенных токоприемниках предназначен дистанционный заземлитель QS3.Обе секции электровоза объединены гибким шунтом (003). Соединение осуществляется со стороны задней торцевойчасти.Делители напряжения R11, R12, а также преобразователь напряжения код UZ1 являются устройствами контролянапряжения в контактной сети и предназначены для измерения напряжения контактной сети и передачи значенийнапряжения в микропроцессорную систему управления и диагностики ( МПСУ и Д).Для разрыва силовых цепей одной секции электровоза при возникновении токов короткого замыкания служитбыстродействующий выключатель QF1. Ток уставки быстродействующего выключателя составляет 2900+100­200А.Тяговый преобразователь (А1, А2) служит для преобразования электрической энергии 3 кВ постоянного тока втрехфазное переменное напряжение регулируемой амплитуды и частоты. Количество тяговых преобразователей наодной секции электровоза – два, по одному преобразователю на два двигателя тележки.Каждый тяговый преобразователь включает два импульсных инвертора (APRWA, APRW) для питания двух тяговыхэлектродвигателей, дополнительный инвертор для питания вспомогательного оборудования [1]AHU и тормозной прерыватель AST.Импульсный инверторсостоит из однофазных модулей. Инвертор обеспечивает трехфазное напряжение с регулируемой частотой инапряжением на выходных клеммах U, V, W.При электрическом торможении энергия тягового электродвигателя преобразовывается в тепловую энергию, котораявыделяется на тормозном резисторе R1, R2. Тормозной резистор является отдельным устройством.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=17/2217.06.2016АнтиплагиатДля соединения тягового преобразователя с контактной сетью используется контактор (размыкатель) линии питания Q4.Благодаря контактору линии питания преобразователь может быть изолирован от контактной сети. Таким образом, вслучае неполадки неисправная система преобразователя может быть выведена из эксплуатации, не затрагивая другиерабочие узлы, например, другие тяговые преобразователи. Данный контактор линии питания может быть открыт толькопри нулевом токе; его нельзя открывать при замкнутом быстродействующем выключателе.Устройство предварительного заряда подключено параллельно с контактором. Блок предварительного заряда включаетконтактор предварительного заряда К6 и резистор R31. При подключении преобразователя сначала через блокпредварительной зарядки заряжается конденсатор цепи постоянного тока преобразователя СС, затем контактор линиипитания замыкается. Благодаря этому сводится к минимуму пусковой ток, который возникает, если входное напряжениерезко переключается на батарею разряженных конденсаторов. Контактор линии питания замыкается, как тольконапряжение звена постоянного тока превышает 95 % теоретической конечной величиныКонденсаторы звена постоянного тока СС служат в качестве энергетического накопителя, сглаживающего ибуферизующего напряжение цепи звена постоянного тока. Их необходимость обусловлена тем, что значения энергии навходе и на выходе различаются на малых временных масштабах. Поэтому можно сказать, что конденсатор энергетическиотделяет магистраль питания от нагрузки. Батарея конденсатора звена постоянного тока состоит из пяти конденсаторовпо 1 мкФ на каждый отдельный инвертор.Шунтирующий вентиль СН представляет собой короткозамкнутый тиристор с собственной управляющей электроникой ипрерывателем ­ так обычно выглядит жесткий шунтирующий вентиль. Жесткий шунтирующий вентиль используетсятолько в очень критических ситуациях для биполярных транзисторов с изолированным затвором. Его задача состоит воперативном разряде цепи звена постоянного тока и поглощении в течение определенного периода времени энергии слинии питания и электродвигателей во избежание повреждений других узлов. Шунтирующий вентиль закрывается посигналу программного обеспечения тягового преобразователя. Условия срабатывания защиты включают следующие:­ сигнал об ошибке с генераторов стробирующих импульсов на биполярных транзисторах с изолированным затвором,(контроль над процессом установки тягового преобразователя);­ потеря питания 24 В на шунтирующий вентиль;­ отношение dv/dt в звене постоянного тока слишком высоко;­ избыточный ток на фазах электродвигателя.В цепи каждого тягового преобразователя установлен сетевой фильтр, который создает помехоподавляющий контур длязащиты от гармоник тока тягового преобразователя. Сетевой фильтр состоит из дросселя сетевого фильтра L3 (L4) иконденсатора СNF. Каждый дроссель сетевого фильтра состоит двух реакторов 39 мГн и 3,15 мГн, соединенныхпоследовательно со средней точкой и представляет собой отдельное устройство. Конденсатор СNF емкостью 7.56 мФвключен в среднюю ветвь сетевого фильтра и расположен внутри соответствующего тягового преобразователя.Для защиты от коммутационных перенапряжений в тяговых преобразователях служит ограничитель перенапряженийFV2.Тормозной резистор R1, R2 служит для рассеивания электрической энергии в режиме реостатного торможения тяговогоэлектродвигателя, а также для снижения напряжения на входе ТП выше заданного уровня при рекуперативномторможении. Значение сопротивления каждого тормозного резистора составляет 5 Ом. Тормозные резисторырасполагаются в съемных модулях крышевого оборудования секции.Преобразователи постоянного напряжения в код (ПНКВ) UZ5, UZ6 предназначены для измерения значений тока в цепикаждого тягового преобразователя. Значения тока контролируются микропроцессорной системой управления идиагностики. Каждый преобразователь подключен к измерительному шунту RS1, RS2.Тяговый электродвигатель М1…М4 является трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, спринудительной вентиляцией и рассчитан на использование в тяговом приводе с опорно­рамным подвешиванием.Тяговые электродвигатели служат для преобразования электрической энергии, получаемой с контактной сети, вмеханическую.[1]Для подготовки электровоза к работе необходимо включить аккумуляторные батареи всех секций, закрыть дверишкафов высоковольтных аппаратов, шкафов быстродействующего выключателя, тяговых преобразователей и крышевыелюки. При отсутствии воздуха в питающей системе электровоза, необходимо включить вспомогательные компрессоры.После достижения необходимого давления сжатого воздуха поднимают токоприемники.После поднятия токоприемников включают быстродействующие выключатели QF1 на всех секциях и запускаютвспомогательные машины.После включения быстродействующего выключателя QF1 при поднятых токоприемниках кратковременно замыкаетсяконтактор К6. Создается цепь зарядки конденсаторов постоянного тока преобразователя СС.По завершению зарядки конденсаторов [10]цепи постоянного тока [1]замыкается [10]контактор линии питания Q4. [1]Покоманде контроллера машиниста инверторы тяговых преобразователей (APRWA, APRW) начинают работать в режиме,который обеспечивает необходимую частоту и напряжение для вращения тяговых электродвигателей.На электровозе 2ЭС10 применяется рекуперативное и реостатное торможение. Переход в режим электрическоготорможения осуществляется по команде с контроллера машиниста.В режиме рекуперативного торможения тяговые электродвигатели переходят в генераторный режим, а тяговыепреобразователи преобразуют переменный ток в постоянный. При этом начинается рекуперация электроэнергии вконтактную сеть.Переход из режима рекуперативного торможения в режим реостатного торможения производится системой МПСУ и Д безразбора силовой схемы. При увеличении напряжения в контактной сети свыше 3,8 кВ путем управления тормознымпрерывателем AST в тяговых преобразователях в цепь тяговых электродвигателей М1…М4 вводятся тормозныерезисторы R1…R4. При снижении напряжения контактной сети до 3,4 кВ тормозные резисторы выводятся из цепитяговых электродвигателей.2 [10]СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ СИЛОВОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОВОЗАhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=18/2217.06.2016Антиплагиат2.1 Компьютерное моделирование в Matlab SimulinkРазвитие методов и средств компьютерного моделирования всегда происходило в направлении упрощения диалогачеловека с вычислительной (моделирующей) системой, приближения языка программирования задачи к инженерному. Впоследнее время широкое распространение получил визуальный или графический подход к программированию. Внекоторой степени этот подход напоминает программирование для аналоговых вычислительных машин, которые былишироко распространены в 60–х годах прошлого столетия. Аналоговые решающие элементы, выполняющие определенныематематические операции над переменными, соединялись между собой в соответствии со структурой уравнения илидругого способа определения задачи, вводились сигналы, определяющие внешние воздействия на исследуемую системуи необходимые начальные условия для переменных. После этого регистрировался переходный процесс, происходящий вполученной электронной системе после ее включения, который являлся решением поставленной задачи. В современныхпрограммных комплексах моделирования, использующих визуальный (графический) подход к программированию,виртуальная модель решаемой задачи формируется на экране дисплея в виде структурной схемы из виртуальныхрешаемых элементов, имеющихся в библиотеке программной системы, или создаваемых пользователем, последующегосоединения элементов между собой виртуальными проводниками. Виртуальные решающие элементы представляют собойфрагменты программ выполнения соответствующих математических операций, написанные на языке высокого уровня сиспользованием методов автоматизации программирования. Процедуре создания на экране дисплея структурной схемырешаемой задачи соответствует формирование полной программы решения задачи, которая в зависимости от сложностипроблемы может насчитывать десятки и сотни тысяч команд. Пользователь освобождается от необходимостисоставления и отладки сложной программы и даже может не владеть в совершенстве методами программирования наязыках высокого уровня. Средства графического (визуального) программирования позволяют вводить описаниемоделируемой системы в естественной для пользователя, преимущественно графической форме, автоматическипереводить это описание на язык компьютера и 5 представлять результаты моделирования опять же в графическойформе, например в виде временных или фазовых диаграмм и анимированных картинок. Трудоемкость и времяразработки модели и проведения вычислительных экспериментов в таких средах сокращаются в десятки раз посравнению с традиционным способом, когда для каждой новой разработки создается индивидуальная программа.Относительная дешевизна графических сред визуального моделирования и простота их эксплуатации делаюткомпьютерное моделирование доступным для каждого инженера, технолога и менеджера. В настоящее время существуетнесколько десятков графических сред визуального моделирования, среди них можно выделить следующие:­ Приложение SIMULINK, работающее на базе программного комплекса MATLA фирмы The MathWorks Inc. Используетсядля проектирования систем управления, цифровой обработки сигналов, коммуникационных систем.­ Комплекс LabVIEW фирмы National Instruments. Используется в системах сбора и обработки данных, а также дляуправления техническими объектами и технологическими процессами.­ Программный комплекс Electronics Workbench (Multisim) фирмы Interactive Image Technologies Ltd. Используется длямоделирования электронных схем и решения задач автоматизации проектирования.­ Программный комплекс FEMLA( COMSOL MULTIPHYSICS). Используется для моделирования систем с распределеннымипараметрами, которые описываются интегро­дифференциальными уравнениями в частных производных, сиспользованием метода конечных элементов. Может работать совместно с комплексом MATLA или автономно.Программа SIMULINK является приложением к пакету MATLA. В определенном смысле SIMULINK можно рассматриватькак самостоятельный продукт фирмы MathWorks, однако он работает только при наличии ядра MATLA и используетмногие функции, входящие в его состав. Следует отметить, что пакет MATLA ориентирован в первую очередь наобработку массивов данных (матриц, векторов и т.п.). Это позволяет существенно повысить эффективность процедур,работающих с указанными типами данных, по сравнению с языками программирования «общего назначения» (Pascal, С ит.п.), и существенно отличает MATLA от других систем, таких, как MAPLE, MathCA, Mathematica. Векторная обработкаданных обеспечивает высокую скорость вычислений, в большинстве случаев избавляет пользователя от написанияциклов и гарантирует необходимую точность. Приложение SIMULINK является инструментом, с помощью которого можнообъединять блоки, соответствующие отдельным элементам динамической системы в единое целое и изучать ихповедение во времени. Разработка моделей средствами SIMULINK (S­модели) основана на технологии drag­and­drop(«перетащи и оставь»). Для построения S­[2]модели [13]используются модули (или блоки), хранящиеся в библиотекеSIMULINK. Библиотека SIMULINK хороша тем, что, с одной стороны, обеспечивает пользователю доступ ко всемосновным возможностям пакета MATLA, а с другой – является достаточно самостоятельной его компонентой, в томсмысле, что при работе с ней не обязательно иметь навыки в использовании других инструментов, входящих в составпакета. Блоки, включаемые в создаваемую модель, могут быть связаны друг с другом как по информации, так и поуправлению. Вид связи зависит от типа блока и логики работы модели. Данные, которыми обмениваются блоки, могутбыть скалярными величинами, векторами или матрицами произвольной размерности. Любая S­модель может иметьиерархическую структуру, т.е. состоять из моделей более низкого уровня, причем число уровней иерархии практическине ограничено. Наряду с другими параметрами моделирования пользователь может задавать способ изменениямодельного времени (с постоянным или переменным шагом), а также условия окончания моделирования. В ходемоделирования имеется возможность наблюдать за процессами, происходящими в системе. Для этого используютсяспециальные «смотровые окна», входящие в состав библиотеки SIMULINK. Интересующие пользователя характеристикимогут быть представлены как в числовой, так и в графической форме. Применение принципов структурного имодульного программирования позволяет представлять различные алгоритмы в виде набора унифицированныхпрограммных модулей, что улучшает обозримость программы, облегчает ее отладку и в конечном счете уменьшает общийобъем программного обеспечения, подлежащего разработке. Кроме этого состав библиотеки SIMULINK может бытьпополнен пользователем за счет разработки собственных блоков. В последующих разделах будут рассмотрены типовыерешающие элементы, приведены структурные схемы распространенных систем базисных функций, основные блоки,реализующие методы аппроксимации сигналов и моделирования динамических систем. Следует отметить, что в составе MATLA имеется множество других приложений, основанных на методах графического (визуального) программирования,допускающих совместную работу с приложением SIMULINK.Программа Simulink [2]http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=19/2217.06.2016Антиплагиатзапускается с помощью кнопки (Simulink) напанели инструментов командного окна Matlab (рисунок 1.1). Библиотека компонентов содержит большое количество элементов (блоков),необходимых для создания модели.Из программы Simulink библиотека вызывается с помощью кнопки (Library rowser), расположенной на панели инструментов. Внешнийвид обозревателя окна библиотеки представлен на рисунке 2.1.Рисунок 2.1 – Рабочее окно библиотеки Simulink: 1 – Команды быстрого доступа;2 – Строка состояния; 3 – Подсистемы библиотеки; 4 – Компоненты библиотеки;5 – Командная строка2.2 Проектирование асинхронного двигателя в программе Matlab.Математическая модель двигателя состоит из двух частей: электромагнитной и электромеханической. Электромагнитнаячасть модели описывается системой дифференциальных уравнений во вращающейся системе координат, которыеобозначены через d и q:, ,, ;(2.1), ,, .Этому математическому описанию соответствуют схемы замещения асинхронной машины в осях d и q, показанные на [8]рисунке 2.2.Рисунок 2.2 – Схемы замещения асихронной машины: а) в осях d; б) восях qЭлектромеханическая часть машины описывается уравнениями:Описание и размерность параметров, входящих в уравнения (2.1) и (2.2), [8]представлены в таблице 2.1.Таблица 2.1 – Параметры асинхронного двигателяПараметр схемы замещенияФизический смысл параметраRs (Ом), Lls ( Гн)Сопротивление и индуктивность рассеяния статораR`s (Ом), L` ls (Гн)Приведенные сопротивление и индуктивность рассеяния ротораLm ([8]Гн)Взаимная индуктивность между статором и роторомLs, L`r (Гн)Полные индуктивность статора и приведенная индуктивность ротораVqs (), iqs (А)Проекции пространственных векторов напряжения и тока статора на ось qV`qr (), i`qr (А)Проекции пространственных векторов напряжения и тока ротора на ось qVds (), ids (А)Проекции пространственных векторов напряжения и тока статора на ось dV`dr (), i`dr (А)Проекции пространственных векторов напряжения и тока ротора на ось d.Проекции пространственного вектора потокосцепления статора на ось q и d.Проекции пространственного вектора потокосцепления ротора на ось q и dУгловая скорость вращения ротораУгол поворота ротораpЧисло пар полюсовЭлектромагнитный момент машиныВ [8]качестве источника питания виртуального асинхронного двигателя применяются три элемента АС Voltage Source. Этот блок обеспечиваетполучение синусоидального напряжения с постоянной амплитудой.Выбирается значение напряжения 1860 В (Реак Amplitude), частота 50 Гц (Frequency), а также оставание фазных напряжений на 120 эл.град Phase. Для этого выбираются начальные значения фаз напряжения 0, 120 и 240 эл. град. соответственно. ПараметрSample time – шаг дискретизации. С помощью этого параметра задается шаг дискретизации по времени выходногонапряжения источника при создании дискретных моделей. Measurments – измеряемые переменные. Задаютсяпеременные, передаваемые для измерения в блок Multimeter или для наблюдения с помощью блока Scope. Значениепараметра выбирается из списка:­ None – переменные не отображаются;­ Voltage – отображается выходное напряжение источника.Блок является идеальным источником напряжения и имеет нулевое внутреннее сопротивление. [21]Окно настройки источников переменного напряжения изображено на рисунке 2.3.Рисунок 2.3 – Окно настройки элемента АС Voltage Sourcehttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=110/2217.06.2016АнтиплагиатЭлемент виртуального асинхронного двигателя в программе Matlab называется Asynchronous Machine SI Units. В параметрах этогоэлемента устанавливаем основные характеристики двигателя, установленные на электровозе 2ЭС5 (таблица 2.2). Порты модели А, В и С– выводы статорной обмоткимашины. Порт Тт предназначен для [37] получения момента сопротивления движению. На выходе порта т формируетсявекторный сигнал, состоящий из 21 элемента: токов, потоков и напряжений ротора и статора в неподвижной ивращающейся системах координат, электромагнитного момента, скорости вращения вала, а также его угловогоположения.[27]Таблица 2.2 – Параметры асинхронного двигателя электровоза 2ЭС5ПараметрЗначениеТип асинхронного двигателяС короткозамкнутым роторомНоминальное напряжение, В1860Номинальный ток, А430Номинальная мощность на валу якоря двигателя, кВт2623Частота напряжения, Гц50Сопротивление статора, Ом0,4Индуктивность статора, Гн0,002Сопротивление ротора, Ом0,8Индуктивность ротора, Гн0,002Число пар полюсов2Скольжение, %0,05Окно ввода параметров виртуальной асинхронной машины показано на рисунке 2.4.Рисунок 2.4 – Окно ввода параметров асинхронной машиныВ первом поле (Machine type) окна настройки параметров блока вводится тип машины. В остальных полях галочкамиотмечаются переменные состояния, которые выводятся для измерения.Во втором поле Preset model можно выбрать одну из моделей библиотеки или отказаться от выбора и ввести параметрысобственной модели. Во втором поле (Mechanical input) в выпадающем списке можно выбрать два варианта:а) torque Tm (момент);Б) speed w (скорость).В первом случае асинхронная машина представляет собой источник скорости, а момент в ней компенсирует момент навалу (на входе Тм виртуальной модели). Во втором случае асинхронная машина представляет собой источник момента, аскорость в ней устанавливается равной заданной на входном порту.В третьем поле (Rotor type) выбирается либо короткозамкнутый ротор (Squirre­cage), либо фазный ротор (Wound).В четвертом поле (Reference frame) выбирается система координат, в которой измеряются переменные состояниямашины. Здесь из выпадающего списка можно выбрать неподвижную систему координат, синхронно вращающуюсясистему координат и систему координат вращающуюся со скоростью ротора.В остальные поля окна (при отмеченном поле Show detailed parameters) вводятся параметры модели в соответствии сматематическим описанием.Для измерения переменных состояния машин переменного тока используется универсальный блок Measurement ([8]рисунок 2.5).Начальные условия машины вычисляются при необходимости спомощью блока Powergui. Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случаезначение параметра выбирается из списка:­ magnitude – амплитуда (скалярный сигнал);­ complex – комплексный сигнал;­ real­imag – вектор, состоящий из двух элементов – действительной и мнимой составляющих сигнала;­ magnitude­angle – вектор, состоящий из двух элементов – амплитуды и аргумента сигнала.[21]Для извлечения переменных состояния из вектора измеряемых переменных электрической машины [26]используется блок Machines Measurement emux.Блок работает совместно с моделями синхронных и асинхронных машин.Окно задания параметров [38]представлено на рисунке 2.5.Рисунок 2.5 – Диалоговое окно настройки параметров блока MachinesMeasurement emuxКак видно из рисунка, в нашем случае будем измерять только скорость ротора (wm) и электромагнитный момент (Те).Для измерения линейного напряжения между фазами используется элемент Voltage measurement. Этот элементизмеряет мгновенное значение напряжения между двумя узлами цепи. На выходе блока имеется сигнал, который можетhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=111/2217.06.2016Антиплагиатиспользоваться любым блоком из Simulink.[21] Построенная модель асинхронного двигателя представлена на рисунке 2.6.Рисунок 2.6 – Модель асинхронного двигателя с [42]короткозамкнутым ротором в программе MatlabДля построения схемы вызываются два окна: окно обозревателя библиотеки Simulink Library rowser кнопкой «Play» и окно модели черезменю File/New/Model. Располагаются окна рядом на рабочем столе. В левой части окна обозревателя следует закрыть дерево Simulink,открыть дерево SimPowerSystems и активировать строку дерева Electrical Sources (источники электрической энергии), а затем поочередновсе перечисленные выше разделы. Схема собирается по технологии «drag­and­drop». Для управления ключами используется генераторпрямоугольных импульсов Pulse Generator, подключенный к управляющим электродам g идеальных ключей.Настройка схемы заключается в установке уровня напряжений источников, частоты и фазовых сдвигов, а также в выборе параметровасинхронного электродвигателя. У генератора Pulse Generator задается амплитуда 1 В, длительности периода 3 с и длительностиимпульса величиной 50% от длительности периода. Измерения осуществляются с помощью осциллографов Scope (раздел Sinksбиблиотеки Simulink), первый из которых подключен к порту т блока Machines Measurement emux, второй — к фазам А и В асинхронногоэлектродвигателя через измеритель напряжения Voltage Measurement из раздела Measurements (измерительные и контрольныеустройства). Все настройки осциллографов были подробно рассмотрены в материалах предыдущих уроков. Модельное время Stop time,равное периоду импульсного сигнала 3 с, и максимальный шаг дискретизации Мах step size (величина auto) устанавливаются в менюSimulation/Simulation parameters окна модели. Результаты моделирования в виде временных диаграмм представлены на рисунке 2.7 и2.8. Видно, что в пределах 1,5 с электродвигатель разгоняется, а затем тормозится. Скорость ротора асинхронного электродвигателя приэтом нарастает и спадает по экспоненциальному закону.Рисунок 2.7 – График изменения числа оборотов ротора двигателя с течением времениРисунок 2.8 – График изменения значения электромагнитного момента двигателя с течением времениИз результатов моделирования видно, что при прямом пуске на холостом ходу и при приложении нагрузки наблюдаютсязначительные колебания момента и скорости.2.3 [8]Проектирование силовой цепи электровоза 2ЭС5Согласно технической документации, одна секция локомотива 2ЭС5 имеет четыре тяговых двигателя, которые получают питание отиндивидуального источника трехфазного напряжения. Для моделирования силовой цепи электровоза на одном рабочем поле программыMatlab устанавливаются четыре модели асинхронных двигателей (Тяговый асинхронный двигатель–Тяговый асинхронный двигатель 3),которые будут получать электрическое питание от четырех трехфазных инверторов (IGT Inverter). В свою очередь, инверторы получаютэлектрическую энергию от источника постоянного тока. В виртуальной силовой схеме электровоза 2ЭС5 (рисунок 2.9) применяетсяобщий генератор импульсов (Pulse Generator), а также общее заземление (Ground). Это упрощение позволяет исключить загромождениеэлектрической схемы, а также компьютерная модель будет быстрее загружаться при моделировании.Рисунок 2.9 – Виртуальная модель силовой цепи электровоза 2ЭС53 СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ3.1 Анализ системыуправления асинхронным приводомСистемы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такогоэлектропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, подвоздействием электроэрозии изнашивается коллектор. Такой электродвигатель не может использоваться в запыленнойи взрывоопасной среде.Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты поустройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателямипостоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении иэксплуатации. Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скороститрадиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепьобмоток).Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотятеория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно­регулируемогоэлектропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGT­транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволило различнымфирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости. [5]Для осуществления возможности регулирования момента и скорости в современных электроприводах используются следующие методычастотного управления, такие как:­ векторное;­ скалярное.Наибольшее распространение вприводах компрессоров, вентиляторов, насосов и прочих механизмов получили асинхронные электроприводы соскалярным управлением. [9]Однако для вращения более мощного агрегата (например, тяговый двигатель электровоза переменного тока) в мире применяетсявекторное управление с широтно­импульсной модуляцией.Преимущества векторного метода управления асинхронным двигателем:­ высокий уровень точности при регулировании скорости вращения вала, несмотря даже на возможное отсутствиедатчика скорости;­ осуществление вращения двигателя на малых частотах происходит без рывков, плавно;­ если установлен датчик скорости, то можно достичь номинального значения момента на валу даже при нулевомзначении скорости;­ быстрое реагирование на возможное изменение нагрузки – резкие скачки нагрузки практически не отражаются наскорости электропривода;http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=112/2217.06.2016Антиплагиат­ высокий уровень КПД двигателя, за счет сниженных потерь из­за намагничивания и нагрева.Несмотря на очевидные преимущества, метод векторного управления имеет и определенные недостатки – большаясложность вычислений, для работы необходимо знание параметров двигателя. [9]Однако именно векторный способ регулирования позволяет регулировать момент на валу двигателя, изменять скорость по жесткойхарактеристике двигателя. Поэтому, в качестве способа регулирования асинхронным приводом электровоза 2ЭС5 «Скиф» принимаетсявекторное регулирование.3.2 Векторное управление асинхронным приводом с широтно­импульсной модуляциейШиротно­импульсная модуляция (ШИМ) – это способ реализации вектора напряжения статора, применяемый в подавляющембольшинстве систем векторного регулирования.Известно, что [6]регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять при помощиразличных устройств: механических вариаторов, гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или роторрезисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты.Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости, неэкономично,требует больших затрат при монтаже и эксплуатации. Статические преобразователи частоты являются наиболеесовершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяячастоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением, (3.1)[5]где p – число пар полюсов двигателя;При неизменном числе пар полюсов возможно изменять угловую скорость магнитного поля статора. Этот способобеспечивает плавное регулирование скорости в широком высокой жесткостью. [6]Регулирование [5]диапазоне, а механические характеристики обладаютскорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронногодвигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики.Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезногодействия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение. Законизменения напряжения зависит от характера момента нагрузки . При постоянном моменте нагрузки напряжение настаторе должно регулироваться пропорционально частоте:. (3.2)Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя,преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на [5]статоре [6]асинхронного двигателя.Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят изследующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертораи системы управления.Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сетипреобразуется в нем в напряжение постоянного тока.Широтно­импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статораэлектродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя. Длительностьэтих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону.[5]Рассмотрим схему трехфазного инвертора для питания асинхронного двигателя. Такие устройства широко применяются длярегулирования частоты вращения электродвигателей переменного тока. Для получения напряжения на статоре двигателя с низкимсодержанием высших гармоник, применяют широтно­импульсный способ формирования выходного напряжения инвертора.Для поддержания заданной скорости вращения вала двигателя можно реализовать обратную связь по скорости и регулировать частотупитающего напряжения (скалярное управление с применением датчиков обратной связи). Основным недостатком такой системыуправления является плохая динамика регулирования, этого недостатка лишен метод векторного управление.Асинхронный двигатель питается от трехфазного IGT инвертора с ШИМ модуляцией, который построен с использованием блока«универсальный мост». Контур управления скоростью в системе управления использует пропорционально­интегральный контроллер дляполучения в системе Q­координат значения тока Iq (quadrature­axis), посредством которого контролируется крутящий момент двигателя. Спомощью значения тока Id (direct­axis) регулируется магнитный поток. Блок Q­AC используется в качестве преобразователя трехфазнойсистемы координат в систему координат Q для регулятора тока.Блок преобразования координат из координатной системы АС в ортогональную систему dq, используется практически во всех системахвекторного управления и предназначен для прямого преобразования переменных. Преобразование координат осуществляется последующим уравнениям:(3.3)С помощью преобразования Парка для перевода стационарной системы координат в двухосную вращающуюся систему координат (id, iq),обладая информацией о реальных значениях в трехфазной системе АС возможно получить данные в двухфазной системе dq (рисунок3.1).Рисунок 3.1 – Функциональная схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым роторомСхема обеспечена визуализацией значений измеренных сигналов токов и напряжений в трехфазной цепи, а также на выходе блока"асинхронная машина" доступны такие данные как ток ротора, скорость и крутящий момент на валу двигателя. В конце временимоделирования система достигает своего устойчивого состояния.Асинхронный двигатель подключается к инвертору с ШИМ, который действует в качестве источника тока синусоидальной формы.Скорость двигателя ω сравнивается с опорным значением и ошибка обрабатывается регулятором скорости, чтобы произвести командукоррекции крутящего момента Те.Как будет показано ниже, поток ротора и вращающий момент может быть по отдельности под контролем статора по продольной оси токаи идентификаторами тока Iqs квадратурной оси соответственно (рисунок 3.2).Рисунок 3.2 – Принцип управления с ориентацией по полюТок статора Iqs (quadrature­axis) вычисляется из крутящего момента Те по формуле(3.4)http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=113/2217.06.2016Антиплагиатгде – индуктивность ротора;– взаимная индуктивность;– текущее расчетное потокосцепление ротора.Контроллер пропорционально­интегрального типа используется как регулятор скорости, который поддерживает скорость двигателяравной заданной скорости в устойчивом состоянии и обеспечивает хорошую динамику во время переходных процессов.В реальном асинхронном двигателе ток статора формируется в неподвижной системе координат, поэтому его модель содержит внутренний блок вращениявектора тока или ротатор, с помощью которого осуществляется переход от неподвижной системы координат к системе d­q, ориентированной по потокосцеплению. Угол поворота вектора тока определяется частотой статора [43]если в качестве опорного вектора используется потокосцепление ротора и по нему ориентирована координатная система.Модель двигателя можно задать избыточной системой математический уравнений с использованием 3­х фазной системы напряжений итоков. Однако целесообразно свернуть 3 величины в 2 с помощью обратимого алгоритма преобразования Кларка.Преобразование Кларка позволяет представить фазные токи и напряжения в качестве постоянных величин а не в виде значенийпеременных во времени. Это производится путем замены синусоидальной трехфазной системы питания двигателя на вращающуюсясистему координат.Таким образом, переменные значения токов и напряжений сводятся к постоянным величинам с помощью преобразования Парка, котороеи позволяет представить трехфазную асинхронную машину переменного тока как двигатель постоянного тока.Система управления контролирует сразу 2 параметра:­ стабилизирует ток намагничивания на постоянном значении, обеспечивая необходимый уровень магнитного поля в двигателе.­ регулирует при этом Iqs , для обеспечения необходимого момента на валу.Благодаря такому подходу асинхронная машина по характеристикам управления становится похожей на способ управления двигателемпостоянного тока с независимым возбуждением. Так как система контролирует одновременно два тока то такая система управленияназывается векторной.В системе управления находится два ПИД­регулятора, которые регулируют соответствующий ток статора, изменяя напряжения ипересчитываются обратно с помощью преобразования Парка и Кларка (инверсных) в переменные значения напряжений трехфазной сети(которые делаются алгоритмом ШИМ).Преобразования Парка вращает систему координат, а инверсное преобразование Парка использует скорость вращения системыкоординат. Этой скоростью является синхронная скоростью вращения – скорость вращения синхронного двигателя, включенного в ту жеэлектрическую сеть питания, что и асинхронный. Скорость равна скорости вращения ротора асинхронного двигателя с добавлениемскорости скольжения.Для этого требуется:­ точное измерение скорости вала,­ вычисление скорости скольжения.Скорость ротора измеряется с помощью датчика инкрементального энкодера. Величина скольжения – определяется по модели двигателя.Так как подать напряжение на двигатель, не зная частоты, которая в свою очередь определяется скольжением невозможно, то нельзяпросто измерить скорость скольжения. Поэтому модель двигателя предсказывает какое скольжение должно быть в данный момент т.е.модель работает на опережение.Скорость регулируется другим ПИД­регулятором, который вычисляет рассогласование между уставкой (заданное значение) скорости и еетекущим значением по датчику скорости и изменяет при этом ток Iqs, влияющий на момент. Системой используется зависимость: чтоскорость является интегралом момента.Поэтому система управления называется векторное управление с ориентированием по полю ротора (indirect field oriented control). Этоталгоритм векторного управления в настоящее время наиболее популярен. Алгоритм управления показан на рисунке 3.3.Рисунок 3.3 – Алгоритм векторного управления с ориентированием по полю ротораМодель построена с использование библиотечной модели асинхронного двигателя из дополнения Toolbox Simulink к пакету прикладныхпрограмм MATLA.Проведение компьютерных экспериментов электромеханических процессов, протекающих в частотно­регулируемых электроприводах сПИконтроллером скорости и алгоритмом векторного управления, является допустимым и оправданным при внедрении дополнительных корректирующих блоков для реализации управления по вектору главного потокосцепления Ψ0 и стабилизации модуля |Ψ0|. Эта модельдискретизируется с использованием интервала времени 2 мкс (рисунок 3.4).Рисунок 3.4 – Модель системы управления с ПИ­контроллером скоростиРегулятор тока в векторном блоке управления состоит из трех контроллеров гистерезиса и построен с Simulink блоками (рисунок 3.5).Рисунок 3.5 – Регулятор токаБлок преобразования координат по полученным значениям входных синусоидальных токов трёхфазной системы и угла поворота роторавычисляет величины координат в систему direct axis и нулевой последовательности в двухосной вращающейся системе отсчета длятрехфазного синусоидального сигнала, при этом используется следующее выражения:(3.5)где = скорость вращения (рад/с) вращающейся системы координат.Блок обратного преобразования в Matlab представлен на рисунке 3.6.Рисунок 3.6 – Обратное преобразование ПаркаБлок выполняет обратное преобразование Парка. Он преобразует три величины: прямой оси, квадратичной оси и компоненты нулевойпоследовательности, выраженные в двухосной системе координат обратно в фазовые значения.Преобразование является одинаковым для тока и напряжения просто необходимо заменить значения Va, Vb, Vc, Vd, Vo на переменныеIa, Ib, Ic, Id, Iq и I0. Токи Id и Iq представляют являются токами протекающими в двух эквивалентных обмотках ротора ( обмотки на тойже оси, что и поле обмотки, а Q обмотки в квадратичной оси), производящих один и тот же поток, что и токи статора Ia, Ib, Ic.Вычисление потока производится с помощью функции дискретного фильтра нижних частот первого порядка (рисунок 3.7).Рисунок 3.7– Вычисление потокаСкорость двигателя обеспечивается выходом измерительного блока асинхронной электрической машины (рисунок 3.8).Рисунок 3.8 – Регулятор скорости двигателяОкно настройки параметров дискретного интегратора времени представлен на рисунке 3.9.Рисунок 3.9 – Параметры дискретного интегратора времениБлок контроллера скорости представлен на рисунке 3.10.Рисунок 3.10 – Блок контроллера скоростиРегулятор скорости пропорционально­интегрального типа реализуется с использованием Simulink блоков и производит вычислениезначения величины рассогласования заданной и текущей измеренной скорости полученной на входе блока от асинхронной машины.Настройка параметров ПИ регулятора производится в диалоговом окне по следующим коэффициентам. Окно настройки параметров ПИрегулятора представлен на рисунке 3.11.Рисунок 3.11 – Окно настройки параметров ПИ регулятораhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=114/2217.06.2016Антиплагиат4 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЯХ4.1 Теоретические основы процессов, происходящих при движении подвижного составаТяговые расчёты используются при: проектировании железных дорог, проектировании подвижного состава, организацииэксплуатации локомотивов, организации движения поездов. [3]При расчётах используются упрощения: поезд принимается за материальную точку,масса поезда считается равномерно распределённой по его длине, железнодорожный путь в плане считается состоящимиз прямых участков и дуг окружностей постоянного радиуса, длина переходных кривых включается в общую длинукриволинейного участка, продольный профиль железнодорожного пути считается состоящим из прямолинейных отрезкови [3]наличие между ними сопряжений не учитывается.Сила тяги локомотива зависит от скорости и определяется по тяговым характеристикам, которые строятся в [3]соответствии с характеристиками тяговых двигателей.Сила тяги локомотива не превосходит силы сцепления ведущих колёс локомотива с рельсами.[3]Коэффициент сцепления на стоянке максимален и убывает при возрастании скорости движения. Коэффициент сцепления зависит отмногих случайных факторов:состояние пути, атмосферные условия Его заменяют расчётным коэффициентом сцепления [3]ψK, определяемым по эмпирическим формулам, основанным на результатах экспериментов в реальной эксплуатации.Сопротивление движению – это сила, приложенная вточках касания колёс с рельсами, на преодоление которой затрачивается такая же работа, как на преодоление всехнеуправляемых сил, препятствующих движению.Основное сопротивление – это силы, препятствующие движению локомотива по прямому горизонтальному пути наоткрытой местности при нормальных метеоусловиях с любой скоростью. Виды сопротивления:­ сопротивления от трения в буксовых подшипниках;­ сопротивление от трения качения колёс по рельсам;­ сопротивление от трения скольжения колёс по рельсам;­ рассеяния энергии при взаимодействии колёс с рельсами (потеря энергии на стыках и неровностях пути, упругаядеформация рельсов и шпал);­ сопротивления воздушной среды;­ рассеяния энергии в окружающую среду при вертикальных колебаниях подрессоренных частей подвижного состава ирывках по длине поезда.Из­за влияния различных факторов, установить аналитические зависимости для основного удельного сопротивленияневозможно, значение получают экспериментальным путём. В результате обработки опытных данных получаютэмпирические формулы и [3]графики.Дополнительное сопротивление этовременно действующие силы, возникающие в конкретных условиях эксплуатации подвижного состава:­ от уклона профиля пути;­ от кривизны пути;­ от ветра;­ от низкой температуры;­ от тоннелей;­ от подвагонных генераторов пассажирских вагонов.Дополнительное удельное сопротивление движению в кривых участках пути возникает по следующим причинам:­ колёса одной колёсной пары проходят разный путь по наружному и внутреннему рельсу (конусность бандажейуменьшает эту разницу), что приводит к увеличению проскальзывания колёс;­ за счёт действия центробежной силы гребни колёс прижимаются к внутренней боковой грани наружного рельса, чтоувеличивает силу трения скольжения;­ тележки подвижного состава поворачиваются относительно оси кузова, в результате чего в опорах, шкворневыхустройствах и буксах возникают силы трения скольжения.[3]Уравнением движения поезда называется ­ дифференциальное уравнение, описывающее зависимость междуускорением и равнодействующей приложенных к поезду силНа поезд действует много различных постоянных и переменных сил, [36]отличающихся по направлению и величине: сила тяжести локомотива и вагонов, сила тяги электровоза, а также силы сопротивления,инерции и др. Под действием этих сил одновременно с качением колес по рельсам имеет место виляние, галопирование,скольжение, наклон [36]отдельных единиц подвижного состава в поезде.Для упрощения уравнения движенияучитывают только поступательное и вращательное. Таких как, якорей тяговых электродвигателей, зубчатых передач иколесных пар. [36]Этими факторами определяется характер движения.Алгебраическая сумма этих сил определяет равнодействующую силу:http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=115/2217.06.2016Антиплагиат, (2.1)где – сила тяги, кН;– сила сопротивления движению, кН;– тормозная сила, кН.При проведении расчётов, требующих повышенной точности учитывается также скорость движения поезда.Процесс трогания с места подвижного состава после длительных стоянок (20 минут и более) происходит в условияхполусухого и сухого трения. За время стоянки разрушается масляный клин между трущимися деталями буксовогоподшипника, снижается температура и повышается вязкость смазки. Стоянка сопровождается значительным смятиемметалла в зоне контактной площадки, что увеличивает потери от трения качения по рельсам. Добавочное сопротивлениепри трогании с места для подвижного состава на подшипниках качения.Тормозная сила определяется как сумма произведений действительных сил нажатия тормозных колодок надействительные коэффициенты трения колодок. [3]Для предотвращения юза тормозная сила,не должна превышать силу сцепления колёсной пары с рельсами.[3]Тормозными задачами являются задачи определения тормозных средств и задачи определения расстояния, на котором поездможет остановиться или снизить скорость до заданного значения. Из­за инерционности тормозной системы увеличениетормозной силы в разных вагонах происходит не одновременно. Для упрощения расчётов принимается, что тормознаясила нарастает мгновенно до установившегося значения через некоторый отрезок времени tп, который называютвременем подготовки тормозов к действию.Тормозной путь равен сумме подготовительного тормозного пути (расстояния, пройденного за время подготовкитормозов) и действительного пути торможения. Величина действительного пути торможения обычно определяетсячисленным интегрированием уравнения движения по интервалам скоростей.4.2 [3]Моделирование процессов разгона электровоза 2ЭС5Для проведения расчетов принимается, что максимальное тяговое усилие при трогании с места электровоза ограничено значением 833кН.Разгон осуществляется при нескольких вариантах нагрузки.В первом варианте вращающий момент равен 8700 Нм (222 720 Н для электровоза). Это номинальный режим работы двигателя прискорости вращения 1038 об/мин (108 рад/с) при номинальной мощности 981 кВт, что соответствует скорости 120 км/ч. На рисунке 4.1показан процесс разгона секции электровоза 2ЭС5 от 0 до 120 км/ч, при этом нагрузка на валу двигателя равна 8700 Нм. В данномпримере проводится моделирование без учета нагрузки на двигатель от состава и локомотива.Рисунок 4.1 – Переходные процессы при разгоне электровоза с постоянной нагрузкой 8700 Нм: а) значение силы тяги, кН; б) токнагрузки на тяговом двигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарного электромагнитного момента секцииэлектровоза, НмНа рисунке 4.1 присутствует ограничение силы тяги в 833 кН по условию трогания с места для данного электровоза. На графикепредставлен процесс разгона при номинальной нагрузке двигателя 8700 Нм от 0 до 120 км/ч и переход на скорость до 45 км/ч принагрузке на валу электродвигателя 27000 Нм. На графике видно изменение тока статора двигателя от пускового значения кноминальному 430 А и до тока длительного (часового) режима электровоза. При этом сила тяги локомотива изменяется от 250 кНм до 690кНм (от 125 до 390­395 кНм для одной секции).На рисунке 4.2 изображено моделирование процесса разгона с 45 км/ч при моменте сопротивления на валу двигателя 27000 Нм до 120км /ч с последующим снижением нагрузки на валу электродвигателя до номинального значения равного 8700 Нм. На диаграмметрехфазных синусоидальных токов при этом отображено изменение амплитудного значения токов статора от пускового при высокихзначения нагрузки на валу двигателя до номинального соответствующего моменту сопртивления на валу электродвигателя 8700 Нм.Рисунок 4.2 – Переходные процессы при разгоне электровоза от 45 до 120 км/ч: а) значение силы тяги, кН; б) ток нагрузки на тяговомдвигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарного электромагнитного момента секции электровоза, НмНа рисунке 4.3 показано моделирование процесса перехода от часового/длительного режима с реализуемой силой тяги 690 кН наскорости 45 км/ч с нагрузкой 27000 Нм и ограничением электромагнитного момента электродвигателя при трогании с места 32500 Нм крежиму максимальной скорости 120 км/ч и реализуемой силой тяги 250 кН при номинальном моменте сопротивления на валу тяговогодвигателя 8700 Нм. Из графиков токов видно переходной режим от пускового к номинальному.Рисунок 4.3 – Переходные процессы при разгоне электровоза с нагрузкой на валу двигателя 8700 Нм: а) значение силы тяги, кН; б) токнагрузки на тяговом двигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарного электромагнитного момента секцииэлектровоза, Нм4.3 Моделирование процессов торможения электровозаПервый эксперимент с торможением производится из условия движения локомотива с начальной скоростью 50 км/ч с ее снижением до 0км/ч (до полной остановки)Процесс изменения тока нагрузки асихронного двигателя представлен на рисунке 4.4. В этом случае при отсутствии тока нагрузкиснижается до нуля и скорость движения.Рисунок 4.4 – Переходные процессы при торможении электровоза с 50 до 0 км/ч:а) значение силы тяги, кН; б) ток нагрузки на тяговом двигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарногоэлектромагнитного момента секции электровоза, НмНа рисунке 4.5 представлены переходные процессы при торможении, в которых при остановке локомотива на валу двигателя остаетсянарузка 8700 Нм.Рисунок 4.5 – Переходные процессы при торможении электровоза с остаточной нагрузкой: а) значение силы тяги, кН; б) ток нагрузки натяговом двигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарного электромагнитного момента секцииэлектровоза, НмНа данном рисунке приводятся графики эксперимента, в котором производится торможение локомотива до 0 км/ч (до остановки) приусловии сохранения нагрузки на валу двигателя. Из графиков видно отличие от предыдущего опыта, где при остановке электровоза токдвигателя опускался до 0 А, напротив в этом эксперименте после остановки по статорной обмотке двигателя протекает ток.На рисунке 4.6 представлены переходные процессы при торможении при повышенной нарузке на валу в 25000 кН (экстренноеторможение).Рисунок 4.6 – Переходные процессы при экстренном торможении электровоза: а) значение силы тяги, кН; б) ток нагрузки на тяговомдвигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарного электромагнитного момента секции электровоза, Нмhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=116/2217.06.2016АнтиплагиатНа данных графиках представлен эксперимент аналогичный предыдущему, отличием является большая нагрузка на валуэлектродвигателя, которая составляет для данного опыта 25000 Нм, что соответствует силе тяги локомотива 690 кН.На рисунке 4.7 изображен процесс торможения со 120 км/ч (номинальный режим двигателя) до 40 км/ч (часовой/длительный режимлокомотива) при соответствующем увеличении нагрузки на валу электродвигателя от 8700 Нм до 27000 Нм. При этом диаграмма токапоказывает изменение значений тока статора от номинального до тока часового/длительного режима локомотива..Рисунок 4.7 – Переходные процессы при торможении электровоза с 120 до 40 км/ч:а) значение силы тяги, кН; б) ток нагрузки на тяговом двигателе, А; в) скорость движения электровоза, км/ч; г) значение суммарногоэлектромагнитного момента секции электровоза, НмТаким образом, проведенное моделирование доказывает адекватность разработанной системы управления асинхронным приводом, атакже модели силовой цепи электровоза 2ЭС5.5 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭВМ5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов при работе с ЭВММеры по защите от поражения электрическим током подразделяются на организационные и технологические.Организационные:­ ежегодный медицинский осмотр;­ проверка квалификации рабочего персонала;­ проведение инструктажей по мерам соблюдения электробезопасности.технологические:­ заземление токоведущих частей оборудования;­ зануление токоведущих частей оборудования;­ изоляция токоведущих частей оборудования.Перед началом работы следует убедиться в исправности электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, припомощи которых оборудование включается в сеть, наличии заземления компьютера, его работоспособности,Недопустимо использование некачественных и изношенных компонентов в системе электроснабжения, а также ихсуррогатных заменителей: розеток, удлинителей, переходников, тройников. Недопустимо самостоятельномодифицировать розетки для подключения вилок, соответствующих иным стандартам. Электрические контакты розетокне должны испытывать механических нагрузок, связанных с подключением массивных компонентов (адаптеров,тройников и т. п.).Все питающие кабели и провода должны располагаться с задней стороны компьютера и периферийных устройств. Ихразмещение в рабочей зоне пользователя недопустимо. Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновениякоротких замыканий не разрешается: вешать что­либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода,закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы.Компьютер не следует устанавливать вблизи электронагревательных приборов и систем отопления.Запрещается производить какие­либо операции, связанные с подключением, отключением или перемещениемкомпонентов компьютерной системы без предварительного отключения питания.[15]напряжением ремонтировать групповые щитки, исправлять электрическую проводку, заменять поврежденные выключатели,штепсельные розетки, ремонтировать различныеисключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени, возникающее придов производственных травм при работе с ЭВМ.6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ С АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМВ экономическом разделе будут рассчитаны пробежные показатели работы электровозов 2ЭС5 и 2ЭС5К. Производительность локомотивовхарактеризующая эффективность их использования и показывающая количество работы, выполненной локомотивами за единицувремени для электровозов 2ЭС5 и 2ЭС5К. Для этих электровозов произведем расчет себестоимость перевозок для того, чтобы сравнитьэлектровозы и выяснить какой локомотив более эффективнен в использовании.6.1 Расчёт объёма работы эксплуатационного депоОбъем работы локомотивного депо характеризуется выполненным грузооборотом в рамках участка обслуживания и пробежнымипоказателями работы локомотива. К пробежным показателям относятся: линейный пробег, пробег во главе поезда, условный пробег.Тонно­километры брутто служат основой для определения размера поездной работы и пробега локомотивов, а такжепотребности в электроэнергии для тяги поездов, которую планируют в границах участков обращения локомотивныхбригад[6].[23]Объём работы в грузовом движении в тонно – километрах бруттоскладывается из тонно – километров нетто и тонно – километров тары вагонов и [23]рассчитывается по формуле(6.1)где – работа, ткм. брутто;– грузооборот участка, ткм. нетто;– тонно­километры тары вагонов.Грузооборот участка определяется по формуле(6.2)где – средняя густота перевозки грузов,l – длина участка работы локомотивных бригад (туда и обратно), l = 173,08 км.Тонно­километры тары вагонов определяются по формуле(6.3)где – средний вес тары вагона, принимается– общий пробег вагонов за год.Расчет общего пробега вагонов производится по формуле(6.4)где – динамическая нагрузка на рабочий вагон, принимаетсялок. – км.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=117/2217.06.2016АнтиплагиатПодставляя найденное значение общего пробега вагонов за год в выражение (5.3) определяется тонно­километры тары вагонов,Локомотиво­километры во главе поезда определяются по формуле(6.5)где – средняя масса поезда брутто, т.Для электровозов 2ЭС5 и 2ЭС5К,лок. – км.Одиночный пробег локомотива рассчитывается по формуле(6.6)где – коэффициент одиночного пробега, принимается = 8,6 %.лок. – км.Условный пробег представляет собой простой локомотива в горячем состоянии. Условный пробег локомотива планируют на основе предусмотренного графиком времени нахождения локомотивов на станциях приписки, обороталокомотивов и смены бригад, а также на промежуточных станциях (по графику движения поездов), исключая время напоездные [23]манёвры. При этом 1 час простоя в рабочем состоянииприравнивается 1 км пробега.Условный пробег рассчитывается по формуле(6.7)где – коэффициент [32]условного пробега, принимаем 6 %.лок. – км.Линейный пробег рассчитывается по формуле.(6.8)Подставляя численные значения в формулу (7.8) определяется линейный пробеглок. – км.Общий пробег в грузовом движении определяется по формуле,(6.9)лок. – км.Результаты расчетов сводятся в таблице 6.1.Таблица 6.1 – Объемные показатели работы эксплуатационного депоПоказатели эксплуатационной работыУсловноеобозначениеГрузовое движение в зоне обращения локомотиваОбъем работы в грузовом движенииПробег локомотивов во главе поездаОдиночный пробегУсловный пробегЛинейный пробегОбщий пробегТаким образом общий пробег составляет 1450000 лок­км.6.2 Расчет качественных показателей работы локомотивовТехническая скоростьпоказывает среднее расстояние проходимое поездом за час [23]движения с учетом времени на разгон и замедление. Определяется исходя из установленной зависимости от участковой скорости, иопределяется по формуле(6.10)где – участковая скорость, км/ч;– коэффициент участковой скорости, принимается = 0.92.Для электровоза 2ЭС5Для электровоза 2ЭС5КСреднесуточный пробег локомотивов определяется по эффективностью использования локомотива в течении суток и зависит от скоростидвижения локомотива, времени простоя в течении суток, вызванного разными причинами. Среднесуточный пробег локомотиваопределяется по формуле(6.11)где МЭ – эксплуатационный парк локомотивов.Эксплуатационный парк локомотивов определяется по формуле(6.12)где ∑Мt – локомотиво­часы.Локомотиво­часы определяются временем движения локомотива и простоя по формуле(6.13)где ∑Mtпр – локомотиво­часы простоя.Локомотиво­часы простоя определяется исходя из условного пробега локомотива. При этом один локомотиво­километр приравниваетсяодному локомотиво­часу простоя..(6.14)Для электровоза 2ЭС5лок. – часы.Подставляя численные значения в формулу (6.13) определяются локомотиво­часылок. – часы.Подставляя численные значения в формулу (6.12) определяется эксплуатируемый парк локомотивовhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=118/2217.06.2016Антиплагиатлок,км/сут.Для электровоза 2ЭС5Клок. – часы;лок. – часы;лок,км/сут.Производительность локомотива характеризует эффективность его использования и показывает количество работы, выполненной однимлокомотивом за единицу времени, определяется по формуле(6.15)где – [23]коэффициент линейного пробега локомотива, принимается = 13 %.Подставляя численные значения в формулу (7.15) определяется производительность локомотива для электровозов 2ЭС5ткм бр/лок.сут.Для электровоза 2ЭС5Кткм бр/лок.сут.Для определения потребного эксплуатируемого парка поездных локомотивов для грузового движения существуетнесколько способов имеющих разную степень точности: по тонно – километровой работе, [23]по линейному пробегу, по бюджету времени,по коэффициенту потребности локомотивов на 1 пару поездов. [23]Наиболее точные результаты при составлении планов даёт расчётпо локомотиво–часам и нормам затрат времени по графику оборота локомотива. [23]Эксплуатируемый парк локомотивов в грузовом движении определяется в зависимости от тонно–километровой работы ипроизводительности локомотива по формуле.(6.16)Для электровоза 2ЭС5лок.Для электровоза 2ЭС5Клок.По результатам расчётов строится таблица 6.2Таблица 6.2 – Качественные показатели работы локомотивного депоПоказателиЕдиница измеренияОбозначениеВеличина показателя2ЭС52ЭС5КСредняя масса поездатОбр63006300Среднесуточный пробегкм/сутSл344315Производительность локомотиваткм бр/лок.сутПлУчастковая скоростькм/чVу55,352,1Техническая скоростькм/чVтех60,156,6Таким образом техническая и участковая скорость электровоза 2ЭС5 выше, чем у электровоза 2ЭС5К.6.3 Расчет эксплуатационных расходов на 1000 тонно­километров и себестоимость перевозокСебестоимость грузовых перевозок характеризует расходы, связанные с выполнением единицы продукции. За единицу продукции вгрузовом движении принимается 10 тонно­километров.Для расчета себестоимости грузовых перевозок используется метод расходных ставок. Метод расходных ставок предполагаетопределение измерителей эксплуатационной работы, расчет расходов связанных с каждым измерителем, определение суммарныхзависящих расходов, условно постоянных расходов, суммарных общих затрат, себестоимости на 1000 ткм.Вагоно­километры определяются по формуле(6.17)где α – коэффициент порожнего пробега вагона, α = 40 %.вагонно/ http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=119/2217.06.2016Антиплагиаткм.Вагоно­часы рассчитываются по формуле(6.18)где [32]Sв – среднесуточный пробег вагонов, Sв = 245 км/сут.вагонно/часы.Тонно­километры брутто вагонов рассчитываются по формуле(6.19)где qт – вес тары вагона, qт = 24т [7].ткм. брутто.Поездо­километры рассчитываются по формуле.(6.20)Подставляя численные значения в формулу (6.20) определяется поездо­километрыЛокомотиво­километры общего пробега рассчитываютсяпо формуле(6.21)где – коэффициент общего вспомогательного пробега, = 22 % [7].[32]Подставляя численные значения в формулу (6.21) определяются локомотиво­километрылок. ­ км.Локомотиво­километры линейного пробега определяются по формуле(6.22)где – коэффициент вспомогательного линейного пробега, = 10 %.Подставляя численные значения в формулу (6.22) определяются локомотиво­километры линейного пробегалок. ­ км.Локомотиво­часы определяются по формуле.(6.23)Подставляя численные значения в формулу (6.23) определяются локомотиво­часы для электровоза 2ЭС5лок. ­ часы.Для электровоза 2ЭС5Клок. ­ часы.Бригадо­часы локомотивных бригад рассчитываются по формуле(6.24)где К2 – коэффициент, учитывающий время вспомогательной работы локомотивной бригады, К2 = 1,5[7].[32]Подставляя численные значения в формулу (6.24) определяются бригадо­часы для электровоза 2ЭС5.Для электровоза 2ЭС5К.Тонно­километры брутто вагонов и локомотивов рассчитываются по формуле(6.25)где Рлок – вес локомотива, Р2ЭС5 = 768 т., Р2ЭС5К = 768 т.ткм. брут.Расход электрической энергии рассчитывается по формуле(6.26)где а – норма расхода электроэнергии.Норма расхода электрической энергии определяется по формуле(6.27)где Аобщ – общий расход электроэнергии на тягу поезда, кВтч;Тх – время хода по перегону, ч.Для электровоза 2ЭС5 норма расхода электрической энергии равнакВтч.Для электровоза 2ЭС5КкВтч.Расход электрической энергии для электровоза 2ЭС5 составиткВтч.Для электровоза 2ЭС5КкВтч.Локомотиво­часы для маневровой работы рассчитываются по формуле(6.28)где – норма маневровой работы, = 0,65 лок­час.Подставляя численные значения в формулу (6.28) определяются локомотиво­часы маневровой работылок. ­ час.Количество грузовых отправок определяется по формуле(6.29)где lср –средняя дальность перевозки, lср = 120 км;Ро – вес одной отправки, [32]Ро = 43т.Подставляя численные значения в формулу (6.29) рассчитывается количество грузовых отправокhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=120/2217.06.2016Антиплагиат.Результаты расчётов сводятся в таблицу 5.3.Расчёт себестоимости производится на 10 т – км., определяется по формулеруб./10т – км,(6.30)где Сзав – расходы зависящие от объема перевозок;Сусл.пост – расходы не зависящие от объема перевозок.Таблица 6.3 – Расчет себестоимости перевозокна 1000 ткм неттоИзмерительРасходная ставкаВеличина измерителяРасходы2[32]ЭС52ЭС5К2ЭС52ЭС5К123456Вагоно­километры0,1145,1645,162,262,26Лок­во­километры18,520,40,47,0487,048Локомотиво часы588,920,0250,0276,87,34Бригадо­часы лок. бр.1096,680,0090,017,248,046Тонно­километры0,011972360,321737,81544,1632,51Расход электроэнергии2,492227,132692,665322,846435,46Окончание таблицы 6.3ИзмерительРасходная ставкаВеличина измерителяРасходы2ЭС52ЭС5К2ЭС52ЭС5КМаневровые локомотиво часы2100,850,0290,02940,2140,21Количество грузовых отправок http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=121/2217.06.2016Антиплагиат337,470,190,1946,7546,75Итого зависящих расходов5519,386621,7Условно­постоянные расходы9934,8811919,05Всего расходов15454,2618540,74Себестоимость 10 ткм нетто154,54185,41[32]При принятом грузообороте в 26 млн. т., себестоимость перевозок при использовании локомотивов 2ЭС5 составляет 154,54 руб./10т – км.При использовании электровозов 2ЭС5К себестоимость перевозок составляет 185,41 руб./10т – км. Меньшее значение себестоимостиперевозок локомотива 2ЭС5 обусловлено более высокой участковой скоростью локомотива, что приводит к более эффективномуиспользованию локомотивного парка.ЗАКЛЮЧЕНИЕЛокомотивы с АТД, по сравнению с традиционным для железных дорог России тяговым приводом с зонно­фазовым регулированиемколлекторных двигателей, имеют дополнительные силовые преобразовательные устройства, которые обеспечивают получениетрехфазного напряжения. Причем, количество этих устройств на тяговой единице, как правило, определяется не предельно возможнойвеличиной единичной мощности этих устройств, а числом тяговых двигателей. Необходимым условием максимального использованиясцепного веса подвижного состава является равномерное распределение нагрузок между его тяговыми двигателями. В то же время,высокая жесткость электромеханических характеристик АТД и всегда имеющаяся их неидентичность, а также появляющийся в процессеэксплуатации локомотива неравномерный износ бандажей приводят к тому, что тяговые двигатели нагружаются неодинаково.Используемые в настоящее время современные тяговые системы устраняют возникающее различие нагрузок АТД. Такие системыоснованы на применении для электропитания каждого из двигателей напряжений разных частот, требуют наличия для каждогодвигателя индивидуального преобразователя частоты и числа фаз. Именно такие преобразователи (инверторы) впервые применены вРоссии для грузовых электровозов переменного тока на локомотиве 2ЭС5.При выполнении дипломного проекта были разработаны силовая цепь электровоза и система управления асинхронным приводом впрограмме Matlab. В настройках асинхронного двигателя были внесены реальные характеристики двигателя, применяемого в качестветягового на электровозе 2ЭС5. http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23856359&repNumb=122/22.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов ВКР