Диплом (1230913)
Текст из файла
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Локомотивы»
К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ
Заведующий кафедрой
__________А.К. Пляскин
«____»________20___г.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ ТЕПЛОВОЗА
Пояснительная записка к дипломному проекту
ДП 23.05.03.13.151.ПЗ
| Студент гр.151 | ______________ | Ю.С. Ткаченко |
| (дата, подпись) | ||
| Консультант по безопасности жизнедеятельности (профессор, д.т.н.) | ______________ | В.Д. Катин |
| (дата, подпись) | ||
| Консультант по экономике (доцент, к.э.н.) | ______________ | О.Б. Лазарева |
| (дата, подпись) | ||
| Руководитель (к.т.н.) | ______________ | М.В. Яранцев |
| (дата, подпись) | ||
| Нормоконтроль (к.т.н.) | ______________ | Ю.С. Кабалык |
| (дата, подпись) |
Хабаровск – 2017
ABSTRACT
In this work, I propose to implement regenerative braking on the locomotive. The regenerative braking operation will be realized thanks to the Nano Flowcell storage unit. The Nano Flowcell installation is based on streaming batteries. The characteristics of streaming batteries allow to use the Nano Flowcell installation on the rolling stock. In the process of development of the diploma project, the traction characteristic of the locomotive with Nano Flowcell was built, the main characteristics of the locomotive were calculated.
СОДЕРЖАНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ………………………………………………….………………… | 7 | |||
| 1 ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ……………………………………………………….……….. | 8 | |||
| 1.1 Виды накопления энергии на подвижном составе………..……… | 8 | |||
| 2 СУЩЕСТВУЮЩИЕ РЕШЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ………………...…… | 13 | |||
| 2.1 Электроподвижной состав……………………………………………… | 13 | |||
| 2.2 Гибридные автомобили………………………………………………….. | 15 | |||
| 2.3 Электрические автомобили……………………………………………... | 17 | |||
| 2.4 Гибридный привод на подвижном составе…………………………….. | 19 | |||
| 3 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ НА ТЕПЛОВОЗАХ.................... | 21 | |||
| 3.1 Потоковая батарея как система накопления……………………..…….. | 21 | |||
| 3.2 Никель-кадмиевая батарея как система накопления …………………. | 22 | |||
| 3.3 Свинцово-кислотная батарея как система накопления …...…………. | 24 | |||
| 3.4 Выбор системы накопления энергии…………………………………... | 25 | |||
| 4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОВОЗАХ……………………. | 27 | |||
| 4.1 Компоновка оборудования ………………………………...………...…. | 27 | |||
| 4.2 Расчет и построение тяговой характеристики локомотива …….….…. | 31 | |||
| 4.3 Тяговый расчет………….…………………………………………….…. | 36 | |||
| 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ЛОКОМОТИВНЫХ БРИГАД ..………….. | 42 | |||
| 5.1 Введение…………………………………………………………………. | 42 | |||
| 5.2 Технология работ, выполняемых локомотивной бригадой…...……... | 43 | |||
| 5.3 Выявление опасных и вредных факторов, воздействующих на локомотивную бригаду……………………………………………………… | 45 | |||
| 5.4 Мероприятия по обеспечению безопасности труда локомотивных бригад………………………………………………………………………… | 47 | |||
| 5.4.1 Требования охраны труда при приемке локомотивов………… | 47 | |||
| 5.4.2 Требования охраны труда при экипировке локомотивов……… | 51 | |||
| 5.4.3 Требования охраны труда при управлении локомотивом……... | 53 | |||
| 6 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ………………………………… | 58 | |||
| 6.1 Общая характеристика показателей экономической эффективности технических решений……………………………………………………….. | 58 | |||
| 6.2 Определение затрат на внедрение и реализацию технического решения……………………………………………………………………… | 61 | |||
| 6.3 Определение экономического эффекта от внедрения технического решения……………………………………………………………………… | 65 | |||
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………. | 68 | |||
| Список использованных источников…………………………………....... | 69 | |||
| Уменьшенные копии демонстрационных листов……………………….. | 71 | |||
ВВЕДЕНИЕ
Рекуперативное торможение широко применяется на электроподвижном составе, трамваях, троллейбусах. Принцип работы рекуперативного торможения заключается в том, что электродвигатели начинают работать в режиме генератора, передавая электрическую энергию в контактную сеть, или в общую энергетическую систему через тяговые подстанции.
Внедрение рекуперативного торможения на тепловозах является актуальной задачей на сегодняшний день. Накапливаемая энергия может использоваться для собственных нужд тепловоза и реализации силы тяги. На сегодняшний день внедрение рекуперативного торможения является актуальной задачей, благодаря современным системам накопления электрической энергии. К одной из самых технологически эффективных систем накопления энергии следует отнести установку Nano Flowcell, основанную на потоковых батареях. Потоковые батареи являются самыми экономичными и мощными элементами для хранения электрической энергии. Компания Nano Flowcell в 2016 году представила первый автомобиль, способный проехать 1000 километров на одном заряде. Как утверждает компания, автомобильная отрасль это не единственное на что способны потоковые батареи. Область применения потоковых батарей достаточно широка: в быту, на железнодорожном транспорте, на судах, в автомобилях.
1 ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
1.1 Виды накопления энергии на подвижном составе
Для накопления и преобразования энергии на электроподвижном составе широкое применение имеет рекуперативное и реостатное торможение.
Рекуперативное торможение широко применяется на электровозах, современных трамваях и троллейбусах, где при торможении электродвигатели начинают работать как генераторы, а вырабатываемая электроэнергия передаётся через контактную сеть другим электровозам, либо в общую энергосистему через тяговые подстанции. Аналогичный принцип используется на электромобилях, гибридных автомобилях, где вырабатываемая при торможении электроэнергия используется для подзарядки аккумуляторов [1].
При рекуперативном торможении на электровозах переменного и постоянного тока, тяговые двигатели работают в генераторном режиме. Работая в данном режиме они преобразуют кинетическую и потенциальную энергию поезда в электрическую энергию постоянного тока. Чтобы передать эту энергию в контактную сеть, ее необходимо преобразовать в электрическую энергию переменного тока. Если выпрямительную установку электровоза переменного тока собрать из тиристоров, она может быть использована как инвертор. Схема инвертора представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Принципиальная схема инвертора [1]
Для работы рекуперации тяговые двигатели переводят в генераторный режим, обеспечивая их независимое возбуждение. Одновременно изменяют полярность обмоток якорей для того, чтобы направление генерируемого тока соответствовало прямой проводимости тиристоров. Для этого необходимо установить соответствующее направление тока в обмотках возбуждения ОВ. Напряжение от тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, подводится к инвертору, плечи которого соединены по схеме моста. В диагональ моста включена вторичная обмотка тягового трансформатора Т [1].
Чтобы передать электрическую энергию в контактную сеть, необходимо обеспечить прохождение тока двигателя, работающего в режиме генератора, через вторичную обмотку Н2-К2. Ток в ней должен быть направлен встречно по отношению к напряжению в этой обмотке. Необходимо, чтобы напряжение, наводимое в первичной обмотке трансформатора, было бы несколько выше напряжения в контактной сети. Только при этом ток из первичной обмотки трансформатора пойдет в контактную сеть.
Особенностью инвертирования является то, что тиристор закрыть при прохождении через него тока нельзя. Поэтому, если были открыты тиристоры VS1 и VS3, а затем в начале следующего полупериода откроются тиристоры VS2 и VS4, то образуются две короткозамкнутые цепи: через вентили VS1, VS4 и через VS2, VS3.Произойдет так называемое опрокидывание инвертора. Во избежание короткого замыкания необходимо подать импульс, открывающий тиристоры VS2, VS4 до момента, в который изменяющееся синусоидально напряжение во вторичной обмотке достигнет нулевого значения. В следующий полупериод должны быть открыты с тем же углом опережения тиристоры VS1, YS3 [1].
Выпрямительно-инверторный преобразователь выполнен на тиристорах Т2-320 14-го и 15-го классов. Каждое из восьми плеч выпрямительно-инверторный преобразователь содержит семь параллельных ветвей с тремя последовательно соединенными тиристорами. Таким образом, выпрямительно-инверторный преобразователь содержит 154 силовых управляемых вентиля. Выпрямительно-инверторный преобразователь рассчитан на номинальные выпрямленные ток 1760 А и напряжение 1250 В. Каждый выпрямительно-инверторный преобразователь соединен с двумя тяговыми двигателями. Коэффициент полезного действия выпрямительно-инверторного преобразователя 98 %. В режиме рекуперативного торможения сохраняется принцип четырехзонного плавного регулирования напряжения инвертора и соответственно тока и тормозного усилия, что и в режиме выпрямления [1].
В режиме рекуперации тормозное усилие регулируется при высоких скоростях плавным изменением тока возбуждения тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, а при средних и малых — плавным изменением ЭДС трансформатора, что осуществляется с помощью выпрямительно-инверторного преобразователя. Изменение тока возбуждения на высоких скоростях движения электровоза осуществляется с помощью управляемой вентильной установки возбуждения [1].
Другим видом торможения на электроподвижном составе является реостатное торможение. Отличие рекуперативного торможения от реостатного заключается в том, что при реостатном торможении электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями работающими в генераторном режиме поглощается на самом подвижном составе в тормозных резисторах. Реостатное торможение на электровозах переменного тока может быть осуществлено по тем же схемам, что и на электровозах постоянного тока. Обмотки якорей всех тяговых двигателей отключают от обмоток возбуждения и включают на отдельные тормозные резисторы R. Обмотки возбуждения всех тяговых двигателей электровоза соединяют последовательно и подключают к выпрямительной установке , состоящей из двух блоков ВУВ1 и ВУВ 2. Последовательное соединение восьми обмоток возбуждения обеспечивает равенство потоков возбуждения всех тяговых двигателей, что способствует равномерному распределению нагрузок между двигателями при торможении. Выпрямленное напряжение плавно регулируется, что обеспечивается изменением момента открытия тиристоров выпрямительной установки с помощью системы автоматики, позволяющей регулировать ток возбуждения тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме [1].
На рисунке 1.2 представлена схема силовой цепи в режиме реостатного торможения
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
