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

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

О.А. Малышева

"____"___________2015 г.

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАМВАЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

ВКР 13.03.02 ПЗ – 648

Студент А.А. Шибанов

Руководитель Л.В. Ющенко

Нормоконтроль Е.В. Константинова

Хабаровск – 2015

ABSTRACT

In this paper, I was upgraded traction control system of a DC motor by replacing the rheostat contactor control system for a better transistor with impulse control .

РЕФЕРАТ

Проект содержит 51 страницу, 20 рисунков, 2 таблицы и 4 источника.

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАМВАЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Объектом исследований является трамвайный вагон серии 71-605.

Цель проекта – модернизация трамвая за счет замены реостатно контакторной системы управления на импульсное регулирование средним значением напряжения.

В данном проекте была разработана такая система управления с использованием транзисторов.

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра Электротехника, электроника и электромеханика

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 13.03.02____Электроэнергетика и электротехника_____

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой_____________

«_____» ________________г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу студента

Шибанова Антона Александровича

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Модернизация системы управления трамваем с использованием импульсных преобразователей»

утверждена приказом по университету от «25» мая 2015 г. № 466^а

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «7» июля 2015 г.

3. Исходные данные к ВКР Существующая электрическая принципиальная схема цепей управления трамвайного вагона.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1) Разработка требований к заданной системе управления тяговым приводом.

2) Обзор методов управления электродвигателями постоянного тока.

3) Электрическое оборудование существующее на модернизируемом трамвае.

4) Методы импульсного регулирования параметрами тягового электродвигателя.

5 Модернизация трамвая.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

1) Схема принципиальная электрическая цепей управления трамвайного вагона 2) Принципиальная схема силовой цепи 3) Схема реостатно-контакторной системы управления вагона. 4) Модернизированная схема силовой цепи.

6. Дата выдачи задания 25 мая 2015 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент: Шибанов Антон Александрович

Руководитель ВКР: Ющенко Леонид Владимирович.

СОДЕРДАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………..…………..9

1. разработка требований к заданной системе

управления тяговым приводом…………………….…..........…11

1. ОБЗОР МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В

ГОРОДСКОМ ТРАНСПОРТЕ…….…………………………………......…12

1. Управление двигателем при помощи изменения напряжения на

якоре…………….…………………………………………………...………..12

1. Регулирование скорости двигателя постоянного тока

изменением магнитного потока…………………………..….……….…....14

1. Тиристорно-импульсная система управления (ТИСУ)………...16

2. Регулировка тока в ТЭД постоянного тока при помощи

сопротивлений………………………………………...........……………….16

1. Управление тяговым двигателем на трамвае…………………….18

   1. Косвенная неавтоматическая реостатно-контакторная система

управления (РКСУ)………………..………………..…………………….....18

1. Косвенная автоматическая реостатно-контакторная система

управления………………..………...………………………………………..18

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЕ НА

ТРАМВАЯХ ВЫПУСКА 71-605……..…………………………………….20

1. Двигатели используемые в трамвае………………………….…...20

2. Оборудование управления и краткое описание…………….…...23

   1. Расположение электрооборудования на трамвае………………...23

   2. Перечень оборудования и его описание…………………….…....23

3. Питание трамвая………………………………………………...….28

4. Электрические схемы…………………………………………...…29

   1. Электрическая схема управления трамваем и ее описание……..29

   2. Силовая схема трамвая……………....……………………….…....36

1.  ИМПУЛЬСНОЕ РЕГУЛИРОВАННИЕ ПАРАМЕТРАМИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ………………………….………………………..……39

   1. Импульсное регулирование сопротивления добавочного резистора в цепи якоря…………………………………………….………..…41

   2. Импульсное регулирование магнитного потока двигателя……..42

   3. Импульсное регулирование напряжения на якоре двигателя…..42

2. МОДЕРНИЗАЦИЯ ТРАМВАЯ..………………………………………....45

   1. Принципиальная схема силовой цепи и функциональная схемы

управления тяговым электроприводом………………………………….…47

1. Описание данной системы управления……………………….......48

2. Описание данной системы управления………………….………50

1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………...52

2. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………..…53

3. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ……………………………………54

ВВЕДЕНИЕ

Трамвай является одним из старейших видов городского пассажирского общественного транспорта, из существующих в начале XXI века он возник в первой половине XIX века — первоначально на конной тяге. Электрический трамвай появился в конце XIX века — в 1881 году в Германии. После расцвета, эпоха которого пришлась на период между мировыми войнами, начался упадок трамвая, однако уже с 1970-х годов вновь наблюдается значительный рост популярности трамвая, в том числе по экологическим причинам и благодаря технологическим усовершенствованиям.

Большинство трамваев используют электротягу с подачей электроэнергии через воздушную контактную сеть с помощью токоприёмников (пантографов, или штанг, реже — бугелей), однако существуют также трамваи с питанием от контактного третьего рельса или аккумуляторов.

В прошлом существовали конные (конки), канатные (кабельные), дизельные, пневматические, паровые и бензомоторные трамваи. В данное время используются электрические трамваи.

Бывают также пригородные, междугородные, санитарные, служебные и грузовые трамваи.

Обычная скорость движения трамвая находится в пределах от 45 до 70 км/ч. Характеристики «среднестатистического» трамвайного вагона, работающего в России (высокопольного моторного четырёхосного 15-метрового):

-масса: 15-20 тонн;

-мощность: 4 × 40-60 кВт;

-пассажировместимость: 100—200 человек;

-максимальная скорость: 75-120 км/ч.

В настоящее время в России трамваи приводятся в движение тяговыми коллекторными двигателями постоянного тока. Для управления коллекторными двигателями на трамваях в основном используется реостатно-контакторная система управления (система РКСУ). Её основные недостатки – повышенный расход механической энергии ( до 150 Вт*ч/т/км) и низкая надежность. Небольшая часть трамваев оборудована транзисторно-импульсной системой управления (ТИСУ), которая обеспечивает расход электрической энергии порядка 110 Вт*ч/т/км и возможность рекуперации.

Преимуществом ТИСУ перед более ранними моделями систем управления током (непосредственная, косвенная реостатно-контакторная) в ТД подвижного состава является отсутствие тепловых потерь в пусковых сопротивлениях, а следовательно и более высокий КПД. Также за счёт бесступенчатого увеличения тока в обмотках ТД ТИСУ позволяет достичь плавного разгона транспортного средства без рывков и толчков, отсутствие сложных электромеханических устройств коммутации положительным образом сказывается на надёжности.

Целью данной работы является проработка существующих решений улучшения управления трамваем за счет замены реостатно-контакторной системы на транзисторную.

1. Разработка требований к заданной системе управления тяговым приводом

Предъявляемые требования к ТЭД выражаются в надежности, повышении оценок качества, простоты исполнения, экономичности, оптимальности при выполнении необходимых критериев. Система управления должна быть легка в обслуживании и эксплуатации и должна иметь хорошие экономические показатели. Источниками экономии электроэнергии могут являться:

- снижение потерь при пуске;

- рекуперация при торможении, когда кинетическая энергия движения преобразуется в электрическую, возвращаемую в контактную сеть, либо аккумулируется в накопительные устройства.

В частности, при существующей структуре контактной сети электротранспорта постоянного тока отсутствует возможность возврата энергии на питающие подстанции, следовательно, её потребителем может быть только электротранспорт, находящийся на том же участке контактной сети в режиме потребления электроэнергии. Если потребитель отсутствует, то неизбежно применение реостатного торможения.

1. ОБЗОР МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изначально использовались тяговые электродвигатели (ТЭД) исключительно постоянного тока. Это связано с их конструктивными особенностями, возможностью достаточно простыми средствами регулировать скорость и вращающий момент в широких пределах, возможностью работать с перегрузкой и т.д. Электромеханические характеристики двигателей постоянного тока идеально подходят для целей тяги.

Исходя из данной формулы мы видим что управление электродвигателем возможно как изменением магнитного потока Ф так и добавочным сопротивлением в цепи якоря , изменением тока I и напряжением U.

Двигатели же переменного тока (асинхронные, синхронные) имеют такие характеристики, что без специальных средств регулирования их применение для электротяги становится невозможным. Таких средств регулирования на начальном этапе электрификации еще не было и поэтому, естественно, в системах тягового электроснабжения применялся постоянный ток при напряжении сначала 1500, а затем 3000 В. Строились тяговые подстанции, назначением которых является понижение переменного напряжения питающей сети до необходимого значения, и его выпрямление, т.е. преобразование в постоянное.

Устройство регулирования тока через тяговый электродвигатель (ТЭД) называется системой управления.

1. Управление двигателем при помощи изменения напряжения на якоре

Данный способ широко используется для регулирования любых переменных ЭП во всех возможных режимах при высоких требованиях к показателям его качества. По этой причине данный способ до недавнего времени являлся основным при создании регулируемых ЭП с двигателями постоянного тока. На рисунке 2.1 изображена схема включения двигателя и его характеристики при регулировании напряжения на якоре.

Рисунок 2.1 - Схема включения двигателя (а) и его характеристики (б) при регулировании напряжения на якоре 1 — при питании двигателя от сети с номинальным напряжением; 2...8 — при питании от преобразователя при различных значениях его ЭДС. Реализация этого способа предусматривает питание якоря двигателя от преобразователя, выходное напряжение которого регулируется по величине и может изменяться при необходимости по полярности. Схема ЭП при питании якоря двигателя от преобразователя‚ получившая сокращенное название система П-Д, показана на рис. 2.1, а, где Еп —ЭДС преобразователя; Rп — его внутреннее сопротивление; kп —коэффициент усиления преобразователя по напряжению, kп = Еп /Uу (Uу — входной сигнал управления). Напряжение на выходе преобразователя вследствие наличия его внутреннего сопротивления Rп определяется как U=Eп-IRп. Обмотка возбуждения двигателя питается от отдельного источника постоянного тока, например неуправляемого или управляемого выпрямителя. 

1. Регулирование скорости двигателя постоянного тока изменением магнитного потока

Изменение магнитного потока используется главным образом для регулирования скорости. Этот способ находит применение в ЭП вследствие простоты его реализации и экономичности, так как регулирование осуществляется в относительно маломощной цепи возбуждения двигателя и не сопровождается большими потерями мощности.

Магнитный поток при использовании этого способа обычно уменьшается (ослабляется) по сравнению с номинальным за счет снижения тока возбуждения, что объясняется следующим. Увеличение магнитного потока требует повышения тока возбуждения выше номинального, что вызовет дополнительный нагрев обмотки возбуждения. Кроме того, двигатель рассчитан и сконструирован таким образом, что его магнитная система близка к насыщению (точка А на кривой намагничивания двигателя на рисунке 2.2), поэтому даже увеличение тока возбуждения не приведет к заметному увеличению магнитного потока.

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.

Список файлов ВКР