ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1236047), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

- унифицированного тягового агрегата;

- двух тяговых статических преобразователей частоты;

- 6-ти тяговых двигателей переменного тока, соединенных с осями колесных пар через зубчатую передачу;

- комплекта вспомогательных IGBT-транзисторных преобразователей для питания электроприводов вспомогательного оборудования тепловоза;

- одного управляемого двухканального выпрямителя для регулирования тока возбуждения тягового и вспомогательного генераторов;

- стартер - генератора для запуска дизеля и питания постоянным током потребителей собственных нужд тепловоза;

- комплекта коммутационной аппаратуры для управления электропередачей и защиты ее от аварийных режимов;

- обдуваемого электрического тормоза.

- микропроцессорной системы управления, регулирования и диагностики.

2.2.1 Тяговый генератор:

- тип – синхронный с независимым возбуждением;

- номинальная мощность – 2300 кВт;

- линейное напряжение – 1450 В;

- номинальная частота вращения – 16,7 (1000 );

- номинальная частота тока – 100 Гц;

- число фаз – 2х3;

- КПД тягового генератора – 95,5 %.;

- возбуждение – независимое;

- расход охлаждающего воздуха – 4 .

2.2.2 Вспомогательный генератор:

- тип – синхронный с самовозбуждением;

- номинальная мощность – не менее 400 кВт;

- линейное напряжение – 400 В;

- номинальная частота вращения – 16,7 (1000 );

- номинальная частота тока – 100 Гц;

- число фаз – 2х3;

- КПД – не менее 91 %;

2.2.3 Преобразователь тяговый на IGBT-транзисторах М-Т3ТП-Т-1-У2:

- количество на секцию – 2 шт;

- тип нагрузки – асинхронные тяговые двигатели;

- число фаз – 1х3 / 3х3;

- номинальное линейное напряжение (входное) – 1450 В.

- диапазон изменения линейного напряжения (входное) – 360–1460 В;

- диапазон изменения частоты входного напряжения – 30–100 Гц;

- номинальное значение тока (выходной) – 314 А;

- номинальное значение первой гармоники линейного напряжения (выходное) – 800 В;

- номинальная выходная мощность – 3х370 кВт;

- диапазон регулирования частоты выходного напряжения – 0,3–120 Гц;

- КПД – 98 %;

- охлаждение – самовентиляция.

2.2.4 Асинхронный тяговый двигатель:

- тип – ДАТ 350-6 УХЛ1, АД 917 УХЛ1, ДАТ 350Т;

- мощность на валу – 350 кВт;

- максимальное линейное напряжение – 1410 В;

- ток фазный в точке выхода на полную мощность дизель-генератора – 420 А;

- частота тока статора максимальная – не более 125 Гц;

- вращающий момент при трогании – не менее 10500 ;

- частота вращения (синхронная, максимальная) – 2300

- вращающий момент в продолжительном режиме – не менее 9150 ;

- КПД в продолжительном режиме – не менее 92 %;

- мощность в тормозном режиме – не более 500 кВт;

- охлаждение – воздушное, принудительное, регулируемое;

- расход охлаждающего воздуха – 72 ;

- полный напор – 163,3 мм вод. ст. (1600 Па).

- количество на секции тепловоза – 6 шт;

- тип подвески – опорно-осевая маятниковая с моторно-осевыми подшипниками качения.

2.2.5 Выпрямитель двухканальный управляемый:

- тип – В-ТПП-220-220-100 У2;

- Номинальное линейное напряжение (входное) – 400 В;

- Номинальный выходной ток (катодной и анодной групп выпрямителя) – 220 А;

- номинальный ток (выходной) – 220 А;

- диапазон изменения входного напряжения – 120–400 В;

- диапазон изменения частоты входного напряжения – 30–100 Гц;

- КПД – не менее 98 %;

- охлаждение выпрямителя – принудительное;

- количество на секции тепловоза – 1 шт.

2.2.6 Стартер-генератор:

- тип – 6СГ У2;

- стартерный режим – режим трогания:

- момент – не менее 1500 ;

- сила тока – не более 2000 А;

- стартерный режим – режим прокрутки:

- момент – не менее 843 ;

- сила тока – не более 800 А;

- мотребляемая мощность – не более 50 кВт;

- режим работы – кратковременный;

- генераторный режим:

- мощность максимальная в генераторном режиме – 70 кВт;

- напряжение на якоре – 110 В;

- ток – не более 546 А;

- частота вращения – 17,5–55,55 (1050–3333 );

- напряжение обмотки возбуждения – 100 В;

- КПД – 88 %.

2.3 Характеристика отличий тягового оборудования тепловоза 2ТЭ25А «Витязь»

Принципиальное отличие данных тепловозов от традиционных заключается в замене обычных коллекторных тяговых электродвигателей асинхронными, получающими питание от тяговых преобразователей частоты и напряжения. Структура привода подразумевает индивидуальное питание каждого АТД от своего инвертора напряжения с постоянным регулированием силы тяги, что, наряду с оригинальной системой защиты от боксования, позволяет существенно увеличить тяговые свойства тепловоза.

Другим важным отличием является применение в системе питания собственных нужд регулируемых электроприводов, выполненных на базе преобразователей частоты и напряжения, а также простых и надежных асинхронных электродвигателях. Применение регулируемого электропривода позволило существенно увеличить коэффициент полезного использования мощности тепловоза и продлить срок службы оборудования за счет более щадящих режимов его эксплуатации (отсутствие высоких пусковых токов, ударных моментов, снижение средней потребляемой мощности).

В настоящее время широкое распространение в качестве силовых ключей в тяговых преобразователях получили IGBT транзисторы.

Известно, что процессы, протекающие в полупроводниковых приборах, носят непостоянный характер, как в токовом, так и в тепловом режимах.

Рассматривают несколько видов изменения тепловой нагрузки:

- сезонные изменения температуры окружающей среды в течение года;

- суточные изменения температуры;

- территориальные изменения температуры в процессе движения поезда к станции назначения.

Современные автоматические системы регулирования температуры преобразователей в ряде случаев не могут или, в силу инерционности системы, не успевают обеспечить требуемый температурный режим работы структуры, что может привести к ее повышению выше допустимой и вызвать тепловое повреждение структуры, что является крайне нежелательным, т.к. тепловой пробой полупроводниковой структуры необратим.

В результате в эксплуатации часто имеют место тепловые повреждения структуры полупроводниковых модулей.

1. Самый распространенный случай – выход из строя модулей в результате воздействия сквозного тока в схеме полумоста инвертора.

2. Перегрев IGBT-модулей рабочим током.

3. Выход из строя быстродействующих диодов IGBT-модулей.

4. Пробой затвор. Затвор является самым чувствительным элементом IGBT-модуля, поэтому должны быть приняты соответствующие меры предосторожности.

5. Механические повреждения модулей.

6. Монтаж модуля на охладитель.

Таким образом, при создании системы автоматического регулирования температуры полупроводниковых приборов, должны учитываться многие факторы, которые могут вызвать повреждения модулей в процессе эксплуатации, с целью предупреждения данных повреждений и выбора такого алгоритма работы и устройств защиты преобразователя, при которых вероятность наступления любого аварийного режима сводилась бы к минимуму.

В последние годы совершенствование модульной преобразовательной техники в отношении тероциклостойкости и общей надежности стимулировалось главным образом возрастающими требованиями, предъявляемыми к ним при применении в области тяговых систем.

На тепловозах серии 2ТЭ25А в системах автоматического регулирования температуры теплоносителей дизеля и охлаждения тягового оборудования применяют регулируемые электроприводы, выполненные с использованием преобразователей частоты и напряжения на IGBT-транзисторах типа ПЧ-ТТП-125-380-100-2-УЗ и трехфазных электродвигателей.

Структурная схема вспомогательных электроприводов приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Структурная схема вспомогательных электроприводов тепловоза 2ТЭ25А

Два преобразователя (А5 и А6) используются для привода мотор-вентиляторов устройства охлаждения теплоносителей дизеля; один (А7) – для привода мотор-вентиляторов тяговых электродвигателей и один (А18) для приводов мотор-вентиляторов тягового агрегата и тяговых преобразователей. Питание ПВ осуществляется от двух трехфазных обмоток вспомогательного генератора. Преобразователи обеспечивают регулирование частоты вращения электродвигателей вспомогательных электроприводов по закону , получая задание от микропроцессорной системы управления тепловозом по последовательному каналу связи RS-422.

Как это обычно происходит с преимуществами, к сожалению, в эксплуатации проявились и некоторые проблемные вопросы, связанные с применением современной преобразовательной техники, выполненной на основе быстродействующих IGBT-транзисторов. Из-за этого еще на стадии проектирования тепловоза возник вопрос – нужно ли устанавливать после преобразователей синус – фильтры или хотя бы фильтры, ограничивающие с целью устранения стоячих волн напряжения в питающем кабеле, которые могут повреждать изоляцию двигателей. Установка подобных фильтров существенно увеличивает стоимость преобразователей и их габариты. Выполненные расчеты показывали, что при длине кабеля до 30 метров и времени переключения транзисторов 500 нс вполне можно обходится без указанных фильтров, что и было в итоге принято на указанном тепловозе. Опыт эксплуатации подтвердил правильность выбранного решения – за все время эксплуатации тепловозов случаев выхода из строя изоляции электродвигателей вспомогательных приводов не наблюдалось.

Рабочее напряжение в звене постоянного тока у тягового преобразователя достигает 1860 В, а у вспомогательного до 600 В, и в наличие токопроводящей пыли на выводах силовых приборов может приводить к образованию высоковольтной дуги и последующим дорогостоящим ремонтам. Для исключения попадания пыли внутрь тяговых и вспомогательных преобразователей на тепловозе был реализован дополнительный наддув аппаратного помещения. В состав ТП были добавлены два вентилятора наддува внутреннего пространства, оборудованные съемными фильтрующими элементами, а также выполнена процедура полной герметизации воздушных каналов. На входе каналов охлаждения ПСН дополнительно были установлены легкосъемные фильтры.

Из-за тяжелого профиля пути оборудование тепловоза постоянно испытывает большие вибрационные нагрузки. Данный фактор, в сумме с низкими рабочими температурами в первую очередь отражается на резиновых уплотнителях ТП, в частности на уплотнительных резинках между мотор-вентиляторами охлаждения и корпусом. В случае выхода из строя снижается расход охлаждающего воздуха через радиаторы, а также появляется риск попадания влаги внутрь ТП вместе с охлаждающим воздухом. В ходе проведения дополнительных испытаний был выбран новый тип силиконовой резины с рабочей температурой до минус 60 °С и выполнена плановая замена уплотнителей на всех тепловозах. Особенно критичными являются разъемы датчиков частоты вращения и температуры АТД, испытывающие механические перегрузки по группе М27. В настоящее время данный узел наряду с подшипниковым узлом и узлом датчика частоты вращения вала АТД, является лимитирующими в части надежности тягового привода, в связи с чем требуют особого внимания при проведении обслуживания.

Характеристики

Список файлов ВКР