Диссертация (792817), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Грищенко, Е.С. Дорохина, А.А. Зарифьян, А.С. Захарчук, А.Н. Качанов Г.Ф. Кашников, И.Г. Киселев, А.С. Космодамианский, В.Д. Кузьмич, Ю.А. Куликов, А.С. Курбасов,Н.М. Луков, Е.Ю. Логинова, Ю.И. Миловидов, В.А. Петраков, А.А. Петрожицкий, О.Л.
Рапопорт, В.И. Рахманинов, А.Н. Савоськин, В.Л. Сергеев,В.В. Стрекопытов, Ф.В. Тихонов, С.В. Торба, В.В. Чащин Л.А. Чернышов,Е.Б. Черток, О.В. Цурган, G. Kylander, M. Mahmoudi, A.A. Melnik, L. Popova, идр.Цель и задачи. Целью данной работы является разработка АСУТ ТАДтепловоза, содержащей частотно-управляемый электропривод вентилятораохлаждения как исполнительное устройство для плавного управления температурой в широком диапазоне.Для достижения поставленной в работе цели решены следующие задачи:– разработана математическая модель теплового состояния тягового асинхронного двигателя в стационарном и нестационарном режимах;– исследованы статические и динамические свойства тягового асинхронного двигателя как объекта управления температурой и частотно-управляемого электропривода вентилятора охлаждения как исполнительного устройства;– разработана и исследована автоматическая система управления температурой тягового асинхронного двигателя тепловоза, в которой применен7электропривод вентилятора охлаждения с преобразователем частоты как исполнительное устройство;– синтезирован регулятор температуры, состоящий из изодромных звеньев и звеньев обратной связи, обеспечивающий требуемые значения критериев качества переходного процесса разработанной системы управления температурой тягового асинхронного двигателя, а также ПИ-регулятор, обеспечивающий настройку системы на технический оптимум;– разработана и изготовлена физическая модель тягового асинхронногодвигателя, система охлаждения тягового асинхронного двигателя с возможностью реализации на ней экспериментальных исследований процессов нагревания и охлаждения;– проведен расчет технико-экономической эффективности примененияразработанной автоматической системы управления температурой на тепловозе.Научная новизна работы заключается в следующем:– разработана математическая модель тепловых процессов, протекающихв ТАД, позволяющая рассчитывать значение температуры в 53 узлах двигателя, с учетом наличия тепловых потерь в 31 узле в статических и динамических режимах работы;– получены динамические свойства ТАД как объекта управления температурой и частотно-управляемого электропривода вентилятора охлаждениякак исполнительного устройства;– разработана АСУТ, содержащая частотно-управляемый электроприводвентилятора охлаждения как исполнительное устройство, позволяющаяплавно управлять температурой наиболее нагретого элемента двигателя;– решена задача синтеза автоматического регулятора управления температурой ТАД;– разработан и изготовлен стенд, содержащий физическую модель ТАД исистему его охлаждения.8Теоретическая и практическая значимость работы заключается в следующем:– разработана АСУТ ТАД, применение которой позволит плавно управлять его температурой в широком диапазоне;– разработана математическая модель теплового состояния ТАД, применение которой позволяет исследовать распределение температуры в 53 узлахдвигателя в различных режимах работы двигателя и его системы охлаждения;– разработан стенд, на базе которого возможно проводить широкийспектр экспериментальных исследований температурных режимов двигателя.Методы и методы исследований.
При решении поставленных задач вдиссертации выполнены обобщения и анализ материалов научно-техническойлитературы, использованы методы расчета тепловых полей электродвигателей, теории автоматического управления и электропривода. Математическоемоделирование проведено в программном пакете Matlab.
Экспериментальныеисследования были проведены на разработанном стенде.Положения, выносимые на защиту:– математическая модель теплового состояния ТАД, применение которойпозволяет определить распределение температуры в 53 узлах двигателя приразличных режимах его работы;– структура, принцип работы и динамические свойства АСУТ ТАД, обеспечивающие плавное управление температурой ТАД;– структура и принцип работы разработанного стенда, содержащего физическую модель ТАД и систему его охлаждения.Степень достоверности результатов. Достоверность подтверждаетсяудовлетворительной сходимостью результатов расчетов с данными экспериментальных испытаний, проведенных на разработанном стенде.
Расхождениерезультатов между теоретическими и экспериментальными исследованиямипри определении времени переходного процесса во всех выделенных элементах ТАД не превышает 3 %, при определении значения температуры в этихузлах – 6 %.9Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научнотехнических и научно-практических конференциях: международной научнопрактической конференции «Энерго- и ресурсосбережение ХХI век» (ФГБОУВПО «Госуниверситет – УНПК» Госуниверситет – УНПК, 2013 г.), VII Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (МГТУ им. Н.Э.
Баумана, 2014 г.), V и VI международнаянаучно-практическая конференция «Достижения молодых ученых в развитииинновационных процессов в экономике, науке и образовании» (БГТУ, 2014 г.),заседании учебно-методической комиссии совмещенной с научно-технической конференцией, проводимой совместно с ЗАО «УК БМЗ» (БГТУ, 2014 г.),II Международной (V Всероссийской) научно-технической конференции«Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий»(УГНТУ, 2015 г.), III Международной научно-технической конференции, посвящённой 85-летию со дня рождения доктора технических наук, профессораВ.В.
Стрекопытова «Локомотивы. XXI век» (ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2015 г.),заседании кафедры «Подвижной состав железных дорог» (БГТУ, 2015 г.), заседании кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» (ФГБОУ ВОПГУПС, 2017 г.), 7-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные инновации в науке и технике» (ЮЗГУ,2017 г.).Реализация и внедрение результатов работы.
Результаты исследований использовались при выполнении госбюджетной НИР № 1.02.09 (06/47)«Разработка конструкций, математическое моделирование и испытание узловтранспортных машин» в 2014 – 2015 г. на кафедре «Подвижной состав железных дорог» Брянского государственного технического университета (БГТУ).Основные результаты работы использовались: в научных проектах РФФИ №14-08-31274(2014–2015гг.)иФондасодействияинновациям№ 4701ГУ1/2014 (2014 г), а также внедрены и используются в БГТУ на кафедре «Подвижной состав железных дорог» при подготовке студентов очной10и заочной форм обучения по специальности 190300 – «Подвижной состав железных дорог».Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано13 научных трудов, в этом числе: два патента на полезную модель №148359 и№156446, четыре статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК: «Наука и техникатранспорта», №3 2014 г., «Вестник Брянского государственного университета», №2 2015 г., №3 2015 г., «Фундаментальные и прикладные проблемытехники и технологии», №5-2 2015 г.Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения с основными результатами и выводами, списка использованных источников из 143 наименований, шести приложений и содержит 175страниц основного текста, 87 рисунка и 10 таблиц.Автор выражает признательность научному консультанту А.Н.
Савоськину за помощь и поддержку при подготовке работы; благодарит кафедру«Электропоезда и локомотивы» Федерального государственного бюджетногообразовательного учреждения высшего образования «Российский университеттранспорта (МИИТ)», научного руководителя В.И. Воробьева и коллектив кафедры «Подвижной состав железных дорог» Брянского государственного технического университета.111Анализ технических решений по автоматизации системохлаждения тяговых двигателей тепловозов1.1 Анализ направлений работ по созданию и совершенствованию тепловозов с ТАДВ первых тепловозах с электрической передачей использовался тяговыйэлектропривод с двигателями постоянного тока. Отечественными представителями таких тепловозов стали Ээл2 и Щэл1.26 марта 1956 г. доц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
