Диссертация (792728), страница 16
Текст из файла (страница 16)
4.12ж,з).Чем лучше условия сцепления, тем выше реализуемые электромагнитные моменты, что усиливает неравномерность распределения вертикальныхнагрузок осей. Исследования показывают, что оси тележек тепловозаТЭМ9H, вращаемые параллельно подключенными к АИН двигателями, понагрузкам очень существенно различаются, ‒ до 10,8 Т при реализации потенциального коэффициента сцепления ψ0 = 0,4, усреднённые вращающиемоменты АТД (моменты задания Мз1, Мз2) при этом близки к номинальным,неравномерность токовой нагрузки двигателей достигает 30 %.
Моделирование показывает, что разброс активных сопротивлений обмоток статора и ротора параллельно работающих АТД до 15 % при правильном определениипараметров усреднённой модели АТД не снижает качества регулирования.В целом предлагаемый алгоритм позволяет обеспечить использованиепотенциальных условий сцепления не менее чем на 90 % в диапазоне изменения потенциального коэффициента сцепления от 0,4 до 0,1.Исследовалась также работа СУ ТЭП при наезде на масляное пятно. Нарис.
4.13 в качестве примера представлены результаты моделирования режима разгона тепловоза ТЭМ9H с составом 1000 т на подъеме с увеличивающимся уклоном, результаты приведены для первой тележки. На подъемесмоделировано два масляных пятна, в пределах которых потенциальный коэффициент сцепления снижается с ψ0 = 0,35 до ψ0 = 0,15. В данном режимеконтроллером машиниста установлена требуемая скорость локомотива10 км/ч и максимальная сила тяги, которой соответствует ограничение помоменту АТД на уровне 7200 Н∙м.В процессе разгона тепловоза (рис. 4.13) задание на электромагнитныймомент (Мз) увеличивается, а затем ограничивается на уровне 7200 Н∙м (рис.4.13,а).
Этот уровень ограничения меньше момента, предельного по сцепле115нию. Тепловоз продолжает разгон (рис. 4.13,б) с запасом по сцеплению донаезда на первое масляное пятно. Оси тележки наезжают на масляное пятнопоочередно. При этом происходит увеличение скорости АТД1, связанного спервой колёсной парой, увеличивается ее рассогласование с заданием скорости, и РЧВ (рис. 2.3) снижает задание на момент (рис. 4.13,а), ТЭП регулируется на пределе по сцеплению, но скорость тепловоза не увеличивается, таккак сила тяги в данном случае равна силе сопротивления движению (так подобраны параметры).а)б)Рис. 4.13 Результаты моделирования разгона тепловоза с составом 1000 т на подъеме сувеличивающимся уклоном при задании на максимальный момент 7200 Н м, задании наскорость 10 км/ч и двукратном наезде тепловоза в процессе разгона на масляное пятно:а) задание на электромагнитный момент (Мз) и расчетные электромагнитные моментыАТД первой (М1) и второй (М2) осей; б) скорости первого (ближайшего к редуктору) колеса первой оси (Vк1_1), первого колеса второй оси (Vк1_2) и локомотива (Vл);116После окончания первого масляного пятна оси тележки поочередносъезжают с него, момент Мз и моменты АТД увеличиваются, и тепловоз продолжает разгоняться с запасом по сцеплению до наезда на второе масляноепятно.
Здесь РЧВ опять снижает задание на момент, и ТЭП реализует предельные тяговые усилия, но скорость локомотива при этом снижается, таккак уклон увеличился, и сила сопротивления движению стала больше силытяги. На этом участке возникают колебания электромагнитного моментаАТД2 (рис. 4.13а) и скорости колес второй оси, так как при увеличениискольжения возникают фрикционные автоколебания, а регулирование скорости ведется по частоте вращения первого двигателя тележки (рис. 2.3).
Нопри правильных настройках СУ возникшие колебания не приводят к существенному увеличению динамических нагрузок и быстро затухают. Послеокончания второго масляного пятна тепловоз продолжает разгон с ограничением Мз на уровне 7200 Н∙м до достижения заданной КМ скорости 10 км/ч.После этого электромагнитный момент снижается и становится равным моменту сопротивления движению (обусловленному силой сопротивлениядвижению) [103].Таким образом, предложенная система управления плавно выводитТЭП на предел по сцеплению в процессе разгона и, обладая высоким быстродействием и точностью, даже в случае резкого изменения условий сцепления, обеспечивает реализацию предельных усилий при совместном регулировании асинхронных двигателей тележки [103].4.4. Выводы по разделу 41. Созданы комплексные электромеханические компьютерные моделиТЭП гибридного тепловоза ТЭМ9H с упрощённой механической частью – вПК MatLab/Simulink; с детализированной механической подсистемой – наоснове совмещения ПК MatLab/Simulink и «Универсальный механизм» с117применением интерфейса CoSimulation.2.
При регулировании ТЭП ТЭМ9H на пределе по сцеплению по скорости АТД наиболее нагруженной оси тележки и достаточной крутизне падающего участка характеристики сцепления возможно возникновение релаксационных автоколебаний колес с частотой 5,25Гц, а также квазигармонических автоколебаний с частотой 14,9 Гц и квазигармонических колебаний сузлом на оси колесной пары, имеющих резонансный максимум на частоте81,9 Гц.3. Для предотвращения релаксационных автоколебаний ТЭП при реализации предельных усилий следует выводить на предел по сцеплению асинхронный тяговый двигатель оси с меньшей вертикальной нагрузкой: АТДпервой оси тележки в режиме тяги и АТД второй оси в режиме торможения.4. Определен характер изменения вертикальных нагрузок осей гибридного локомотива, вызванного работой АТД в режимах тяги и электрическоготорможения. При реализации потенциального коэффициента сцепления 0,4,разница вертикальных нагрузок первой и второй осей тележек составляет всреднем 10,8 Т, что приводит к неравномерности токовых нагрузок двигателей до 30 %.5.
Предлагаемый алгоритм позволяет частично скомпенсировать неравномерность вертикальных нагрузок осей и обеспечить использование потенциальных условий сцепления не менее чем на 90 % в диапазоне изменения потенциального коэффициента сцепления от 0,4 до 0,1.6. При разбросе сопротивлений параллельно работающих АТД в диапазоне до 15 % и правильном определении среднего для двух АТД значениякаждого параметра (правильности параметров усредненной модели) системасохраняет работоспособность и устойчивость.118ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновные результаты и выводы:1. Выполнена классификация алгоритмов управления ТЭП в режимереализации предельных по сцеплению усилий и обосновано применение системы разрывного управления при совместном регулировании АТД.2.
Предложен способ управления ТЭП с реализацией предельных посцеплению усилий асинхронными тяговыми двигателями, подключеннымипараллельно к одному инвертору.3. Разработана функциональная схема и алгоритмы работы СУ ТЭПгибридного маневрового тепловоза с совместным регулированием асинхронных двигателей тележки на пределе по сцеплению колес с рельсами.4. Разработаны математические и компьютерные модели электрическойподсистемы ТЭП с совместным разрывным управлением АТД тележки в режиме реализации предельных усилий.5. Разработаны математические и компьютерные модели механическойчасти (подсистемы) ТЭП гибридного маневрового тепловоза ТЭМ9H с опорно-осевым подвешиванием АТД и упругим зубчатым колесом редуктора, выполненные с различной степенью детализации в ПК MatLab/Simulink и«Универсальный механизм».6.
Созданы комплексные электромеханические компьютерные моделиТЭП ТЭМ9H на основе совмещения ПК MatLab/Simulink и «Универсальныймеханизм» с применением интерфейса CoSimulation.7. На основе моделирования установлено, что при регулировании ТЭПТЭМ9H на пределе по сцеплению и достаточной крутизне падающего участка характеристики сцепления возможно возникновение релаксационных автоколебаний колес с частотой 5,25Гц, а также квазигармонических автоколебаний с частотой 14,9 Гц и квазигармонических колебаний с узлом на оси колесной пары, имеющих резонансный максимум на частоте 81,9 Гц.8.
Для предотвращения релаксационных автоколебаний ТЭП при реа119лизации предельных усилий следует выводить на предел по сцеплению асинхронный тяговый двигатель оси с меньшей вертикальной нагрузкой: АТДпервой оси тележки в режиме тяги и АТД второй оси в режиме торможения.9. Определен характер изменения вертикальных нагрузок осей гибридного локомотива, вызванного работой АТД в режимах тяги и электрическоготорможения.
При реализации потенциального коэффициента сцепления 0,4,разница вертикальных нагрузок первой и второй осей тележек составляет всреднем 10,8 Т, что приводит к неравномерности токовых нагрузок двигателей до 30 %.10. При разбросе сопротивлений параллельно работающих АТД в диапазоне до 15 % и правильном определении среднего для двух АТД значениякаждого параметра (правильности параметров усредненной модели) системасохраняет работоспособность.11. Предложенные алгоритмы регулирования тягового электроприводапозволяют частично скомпенсировать неравномерность распределения вертикальных нагрузок осей, вызываемую работой АТД, и обеспечить использование потенциальных условий сцепления не менее чем на 90 % в режимереализации предельных усилий при изменении потенциального коэффициента сцепления в диапазоне от 0,4 до 0,1.12.
С применением основных элементов моделей, разработанных длягибридного тепловоза, можно на стадии проектирования производить проверку различных алгоритмов реализации тяговым электроприводом локомотивов с совместным регулированием АТД тележки предельных усилий.120СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Розенфельд, В.Е.
Теория электрической тяги/В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев,Н.Н. Сидоров. Теория электрической тяги. – М.: Транспорт, 1983. – 328 с.2. Минов Д.К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов сэлектрической передачей. - М.: Транспорт, 1965. - 267 с.3. Розенфельд, В.Е. Тиристорное управление электрическим подвижным составом постоянного тока/Под. Ред. В.Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
