Повышение технических характеристик электрической передачи переменного тока. Инверторы напряжения для преобразователей частоты тягового электропривода

коэффициент порожнего пробега вагона к груженому пробегу.

Динамическая нагрузка вагона определяется выражением:

                где α_i – доля каждого вида груза в общем объёме перевозок в исследуемых цистернах: L_i=L_пер–дальность перевозки или гружённый рейс (км) i-го типа груза, можно принять в расчётах 1300 км для всех наименований перевозимых грузов;

Статическая нагрузка вагона зависит от удельного объёма котла цистерны и удельного объёма груза перевозимого в цистернах и составляет:

                       где V_уд.кот –удельный объём котла цистерны, т/м³.

V_грi – удельный объём i-го груза, т/м³.

Годовая производительность рабочего парка Bваг составляет:

Среднесуточный пробег вагона определяется по формуле:

где - полный рейс вагона, км;

- оборот вагона в сутках, определяемый выражением:

где - участковая скорость грузовых поездов (км/ч), которая определяется:

а) для однопутных линий:

где - длина участка.

Количество остановок на участке определяется выражением:

где - коэффициент, показывающий сокращение числа остановок грузовых поездов по обгонам и скрещениям с пассажирскими поездами по сравнению с обычным не пакетным графиком.

- коэффициент, показывающий сокращение числа остановок грузовых поездов по скрещениям с грузовыми поездами по сравнению с обычным не пакетным графиком.

- коэффициент пакетности пассажирских поездов, принимается равным нулю.

- суточные размеры движения грузовых и пассажирских поездов на однопутной линии, соответственно, пар поездов в сутки.

Продолжительность остановки определяется выражением:

                где   .

б) для двухпутных линий:

в) для полного рейса:

.

Оборот локомотива определяется выражением:

, тогда среднесуточный оборот локомотива равен:

.

Исходные данные и результаты вычислений технико-эксплуатационных характеристик перевозок сведены в таблице 6.1.

7.2.2. Гружёные поезда.

1. Затраты вагоно-километров.

2. Затраты вагоно-часов.

1) при прохождении вагонов по участкам;

где V_уч – участковая скорость поездов; V_уч=54 км/ч;

2) во время простоя под начальными и конечными грузовыми операциями:

                        где t_гр – средний простой вагона под одной грузовой операцией; t_гр=40 ч;

L_пер – дальность перевозок по сети; L_пер=1300 км.

3) во время простоя вагона на технических станциях с переработкой и без переработки:

3. Затраты локомотиво-километров.

4. Затраты локомотиво-часов.

5. Затраты бригадо-часов локомотивных бригад.

              где κ_бр – коэффициент, учитывающий дополнительное время работы локомотивных бригад.

6. Затраты тонно-километров вагонов и локомотивов.

где Т_лок – вес тепловоза.

7. Затраты дизельного топлива  на 1000 ткм нетто перевозок.

                  где b_T – расход дизельного топлива для тяги гружёных поездов 10000 ткм брутто

8. Затраты маневровых локомотиво – часов.

                    где а_ман – затраты маневровых локомотиво – часов на 1000 ткм.

9. Количество грузовых отправок.

                     где Р_отт – масса грузовой отправки, принимаем равной массе поезда нетто.

ВЫВОД 

Расчёты показали, что применение автономного инвертора напряжения в системе управления асинхронным тяговым двигателем тепловоза повышает КПД тепловоза на 3,4%, и даёт годовой экономический эффект 26383,47 руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Условия эксплуатации и высокие темпы развития силовой полупроводниковой техники сделали возможным внедрение  на локомотивах тяговых асинхронных двигателей, исключающих необходимость проведения ремонтных – восстановительных работ коллекторов тяговых двигателей постоянного тока и снизить тем самым эксплуатационные расходы на обслуживание тягового подвижного состава, по этому целью работы являлось дальнейшее совершенствование перспективного тягового подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями (ТАД).

2. На основании анализа технических характеристик ТПС показано, что тяговые свойства локомотивов с ТАД выше аналогичных характеристик  локомотивов с тяговым двигателем постоянного тока (ТЭД). При этом весогабаритные показатели ТАД ниже показателей ТЭД постоянного тока.

3. Рассмотрены тяговые передачи тепловозов с ТАД, частотно токовые системы управления ТАД и алгоритм их работы.

4. Выполнен анализ силовых преобразователей напряжения для использования в электрической передачах переменного тока тепловозов. Проведён обзор существующих силовых полупроводниковых элементов – диодов, тиристоров, запираемых тиристоров GTO и полевых транзисторов IGBT для использования в инверторах электрических передач тепловозов.

Рассмотрены технические характеристики инверторов и показано, что      автономный инвертор напряжения (АИН) обеспечивает входное напряжение в ТАД ближе по форме к требуемому, чем АИТ.

5. Приведены технические требования к характеристикам и конструкции тягового инвертора напряжения для тепловоза   N_e=2940 кВт, разработан АИН.

6. По значениям выходных параметров ВУ и ТАД рассчитаны параметры АИН. Расчет показал, что для АИН приняты элементы:

- тиристоры Т193 – 2500 – 38;

- диоды ДЛ – 153 – 1000 – 10.

По результатам расчёта получено, что выходное напряжение АИН 600 В.

7. Полученный гармонический состав напряжения разработанного инвертора позволил рассчитать экономическую эффективность от замены применяемых АИТ на АИН.

Для этого выполнен расчёт потерь и КПД в АТД с учётом гармонического состава  тока и напряжения при использовании АИТ и АИН. Получено, что предлагаемая модернизация позволит экономить топливо