Диссертация (792817), страница 20
Текст из файла (страница 20)
,(5.3)где gе – удельный расход топлива дизелем.В результате расчета установлено, что среднеэксплуатационная мощность, потребляемая электроприводом вентилятора составляет 21,25 % от номинальной мощности электропривода.157В работе [82] показано, что среднеэксплуатационная мощность при релейном управлении, затрачиваемая на электропривод вентиляторов, при питании от синхронного генератора составляет 29,8 кВт. Номинальная мощностьмотор-вентилятора составляет 47,8 кВт. Расчет проводился для вентилятораохлаждения тяговых электродвигателей автономного локомотива мощностью2200 кВт.При использовании электропривода c частотно-управляемым асинхронным двигателем для охлаждения тяговых электродвигателей магистральноготепловоза той же мощности с применением в качестве приводного двигателятипа 4AH250S6У3 затраты мощности на электропривод составят 11,69 кВт.Таким образом, использование электропривода с частотно-управляемымасинхронным двигателем по сравнению с релейной системой может дать выигрыш по среднеэксплуатационным потерям 18,11 кВт.Экономия потребления электроэнергии в этом случае за год работы составит 54330 кВт·ч.
При среднем удельном расходе топлива 0,208 кг/кВт·чэкономия топлива в случае применения электропривода с частотно-управляемым асинхронным двигателем 11300 кг в год на систему охлаждения тяговыхэлектродвигателей по сравнению с релейной системой управления.158ЗаключениеВ работе решена актуальная задача научно-технического характера, которая заключается в разработке АСУТ ТАД тепловоза, содержащей электропривод ВО с преобразователем частоты как исполнительное устройство дляплавного управления температурой в широком диапазоне. Итоги диссертациидают возможность сформулировать последующие ключевые выводы и результаты:1.
Проведенный анализ конструктивных и схемных решений СО тяговогооборудования локомотивов и их технических характеристик позволяет сделать вывод о том, что оптимальным вариантом организации СО ТАД являетсяприменение АСУТ, содержащих электропривод ВО с преобразователем частоты как исполнительное устройство.2. Разработана математическая модель для исследования установившихсяи переходных тепловых процессов ТАД. Установлено, что наиболее нагретыми узлами двигателя при отсутствии охлаждения являются лобовая частьобмотки статора и обмотка ротора по всей своей длине. При этом значениетемпературы обмотки статора в среднем на 5 °C выше температуры обмоткиротора по всей длине двигателя. Наиболее теплонагруженным узлом двигателя при использовании охлаждения является пазовая часть обмотки статорана расстоянии 2/3 его длины со стороны подачи охлаждающего воздуха. Следующим по величине нагрева узлом двигателя является обмотка (стержни) ротора на том же расстоянии; разница в температуре между пазовой частью обмотки статора и стержнями ротора составляет 2…10 °С при отсутствии охлаждения и 1,5…6 °С при номинальном расходе охлаждающего воздуха в диапазоне токов статора 0,5…1,1Iном; время переходного процесса для всех узловТАД примерно одинаково и отличается не более чем на 5…10%.3.
Синтезированы передаточные функции и рассмотрены статические идинамические характеристики ТАД как объекта управления температурой вструктуре АСУТ. Установлено, что ТАД как объект управления температурой159удовлетворительно аппроксимируется апериодическим звеном первого порядка.4. 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;5. Разработана АСУТ ТАД, содержащая АДПЧ с системой скалярногоуправления по закону u/f2=const. Предложено использование комбинированного регулятора АСУТ и ПИ-регулятор, обеспечивающего настройку системына тезнический оптимум. Установлено, что ее применение позволяет плавноуправлять температурой в диапазоне 0…180 °С с показателями качества зависящими от температуры ТАД, тока статора ТАД и подачи охлаждающего воздуха.6.
Разработана экспериментальная установка, содержащая АД мощностью 14 кВт с нагрузкой, имитирующей механическую часть тягового привода, центробежный вентилятор охлаждения с воздуховодом, приводимый вдвижение АД мощностью 2,2 кВт. На данный стенд получены патенты на полезные модели № 148359 и № 156446.7. Проведены экспериментальные исследования процессов нагрева иохлаждения АД, которые подтвердили адекватность разработанной математической модели. Расхождение результатов при определении времени переходного процесса не превышает 3 %, при определении значения температуры – 10%.8.
По результатам проведенного расчета технико-экономической эффективности применения разработанной АСУТ ТАД на тепловозе было установлено, что при среднем удельном расходе топлива 0,208 кг/кВт·ч экономия топлива в случае применения электропривода с частотно-управляемым асинхронным двигателем 11300 кг в год на систему охлаждения тяговых электродвигателей по сравнению с релейной системой управления.160Список литературы1 Алексеев, Е.А. Тяговые электрические машины и преобразователи. /Е.А. Алексеев – Л.: Энергия, 1977. – 444 с.2 Ануфриев, И.Е. MatLab 7 / И.Е.
Ануфриев, А.Б. Смирнов, Е.Н. Смирнова– СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 1104 с.3 Анучин, А.С. Двухмассовая тепловая модель для энергоэффективноговыбора асинхронного двигателя / А.С. Анучин, К.Г. Федорова // ТрудыVII Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2012.
– Иваново, ГОУ ВПО ИГЭУ, 2012. – №3. – С. 71 – 74.4 Анучин, А.С. Двухмассовая тепловая модель асинхронного двигателя /А. С. Анучин, К. Г. Федорова // Электротехника. – 2014. – № 2. – С. 21 –25.5 Кравчик, А.Э. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник /А.Э. Кравчик [и др.] – М.: Энергия, 1982. – 504 с.6 Балакирев, В.С. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления / В.С.
Балакирев, Е.Г.Дудников, А.М. Цирлин. – М.: Энергия, 1967. – 232 с.7 Башарин, А.В. Управление электроприводами / А.В. Башарин, А.В. Новиков, Г.Г. Соколовский – Л.: Энергоиздат, 1982. – 392 с.8 Балакирев, В.С. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления / В.С.
Балакирев, Е.Г.Дудников, А.М. Цирлин – М.: Энергия, 1967. – 132 с.9 Башук, И.Б. Электропередача для тепловозов и газотурбовозов с синхронным генератором и полупроводниковыми выпрямителями / И.Б. Башук, А.Е. Зорохович. – Тр.. – Трансжелдориздат, 1958. – 175 c.10 Берштейн, Л.M. Изоляция электрических машин / Л.М. Берштейн – М.:Энергия,1971. – 201 с.11 Беспалов, В.Я.
Математическая модель асинхронного двигателя в обобщенной ортогональной системе координат / В.Я. Беспалов, Ю.А. Мощинский, А.П. Петров // Электричество. – 2002. – № 8. – С. 33 – 38.12 Беспалов, В.Я. Упрощенная математическая модель нестационарногонагрева и охлаждения обмотки статора асинхронного двигателя / В.Я.161Беспалов, Ю.А. Мощинский, В.И. Цуканов // Электричество. – 2003.
–№ 4 – С. 20 – 26.13 Бондаренко, Д.А. Комплексная физическая модель тягового электропривода с асинхронными двигателями / А.С. Космодамианский, В.И. Воробьев, А.А. Пугачев, А.В. Самотканов, Д.А. Бондаренко // Наука и техника транспорта, МГУПС, 2014. – №3 – С. 31 – 38.14 Бондаренко, Д.А. Комплексная установка для исследования автоматических систем охлаждения асинхронных тяговых двигателей / Д.А.
Бондаренко // Вестник Брянского государственного технического университета, 2015. – №2. – С. 22 – 25.15 Бондаренко, Д.А. Результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в асинхронном двигателе / А.А. Пугачев, Д.А. Бондаренко // Вестник Брянского государственного технического университета, 2015. – №3. – С. 17 – 23.16 Бондаренко, Д.А. Математическая модель установившихся тепловыхпроцессов в асинхронном двигателе / В.И.
Воробьев, А.А. Пугачев, Д.А.Бондаренко // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2015. – №5-2. – С. 221 – 226.17 Бондаренко, Д.А. Частотно управляемый привод вентилятора охлаждения двигателя внутреннего сгорания / Г.С. Михальченко, В.И. Воробьев,Д.А. Бондаренко // Совершенствование энергетических машин: сб. науч.тр.
– Брянск: БГТУ, 2013. – С. 194 – 199.18 Бондаренко, Д.А. Минимизация мощности потерь электропривода сасинхронным двигателем / А.А. Пугачев, А.С. Космодамианский, Д.А.Бондаренко // Энерго- и ресурсосбережение ХХI век.: материалы ХIмеждународной научно-практической интернет-конференции, 01 марта– 30 июня 2013 г., г. Орёл / Под редакцией д-ра техн. наук, проф.
В.А.Голенкова, д-ра техн. наук, проф. А.Н. Качанова, д-ра техн. наук, проф.Ю.С. Степанова. – Орёл: Госуниверситет-УНПК, 2013. – С. 89 – 92.16219 Бондаренко, Д.А. Автоматический комбинированный регулятор температуры энергетической установки транспортного средства. / В.И. Воробьев, А.А. Пугачев, Д.А.
Бондаренко // Совершенствование энергетических машин: сб. науч. тр. – Брянск: БГТУ, 2013. – С. 207 – 214.20 Бондаренко, Д.А. Комплексная установка для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей / Д.А.Бондаренко // VII конференция «Будущее машиностроения России». 24–27 сентября, МГТУ им. Баумана, г. Москва – 2014 г., C. 219 – 220.21 Бондаренко, Д.А. Расчет сопротивлений эквивалентной тепловой схемызамещения асинхронного двигателя / А.А.
Пугачев, Д.А. Бондаренко //Совершенствование энергетических машин: сб. науч. тр. – Брянск:БГТУ, 2015. – 263 с. – С. 205 – 218.22 Бондаренко, Д.А. Привод вентилятора охлаждения асинхронного двигателя локомотива / Д.А. Бондаренко // Совершенствование энергетических машин: сб. науч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
