- •1 Аналіз існуючих систем регулювання тяговим електроприводом вагона метрополітену і обґрунтування до його модернізації
- •2 Розрахунок силової частини імпульсної системи керування тяговими двигунами вагонів метрополітену
- •3 Розрахунок системи керування імпульсним перетворювачем
- •4.3 Розрахунок показників використання………………………………………….68
- •4.4 Розрахунок капітальних витрат………………………………………………...70
- •4.5 Розрахунок економічного ефекту…………………………………………........73
- •5 Охорона праці
- •1 Аналіз існуючих систем регулювання тяговим електроприводом вагона метрополітену і обґрунтування до його модернізації
- •1.1 Контакторно-реостатна система регулювання тяговим електроприводом вагона метрополітену
- •1.1.1 Загальна характеристика вагонів
- •1.1.2 Силові ланцюги в режимах тяги і гальмування
- •1.2 Розробка блок схеми модернізованого тягового електроприводу вагону метрополітену
- •1.3 Розробка блок-схеми системи керування імпульсним перетворювачем
- •2 Розрахунок силової частини імпульсної системи керування тяговими двигунами вагонів метрополітену
- •2.1 Розрахунок імпульсного перетворювача у пусковому режимі
- •2.2 Розрахунок імпульсного перетворювача у режимі тяги з безперервним струмом тягових двигунів
- •2.3 Вибір силових елементів імпульсного перетворювача
- •2.3.1 Вибір керованого ключового елемента імпульсного перетворювача
- •2.3.2 Розрахунок вхідного фільтра
- •3 Розрахунок системи керування імпульсним перетворювачем
- •3.1 Розрахунок обмежувача напруги
- •3.2 Розробка і розрахунок задаючого генератора
- •3.2.1 Опис схеми задаючого генератора
- •3.2.2 Розрахунок чекаючого мультивібратора
- •3.2.3 Розрахунок інтегратора
- •3.3 Розрахунок компаратора
- •3.4 Розрахунок формувача імпульсів
- •4 Визначення економічного ефекту від модернізації вагонів метрополітену серії 81 - 717 системою імпульсного управління тяговими двигунами
- •4.1 Загальна характеристика заходу
- •4.2 Методика розрахунку економічного ефекту
- •4.3 Розрахунок показників використання
- •В даній таблиці були наведені розрахунки витрат на ремонт і електроенергію електропоїзда до і після модернізації.
- •4.4 Розрахунок капітальних витрат
- •4.5 Розрахунок економічного ефекту
- •5 Охорона праці
- •5.1 Коротка характеристика проектуємого об’єкту
- •5.2 Небезпечні і шкідливі виробничі фактори
- •5.3 Аналіз потенційних небезпек на електропоїзді
- •5.4 Заходи по створенню безпечних умов праці
- •5.5 Правила пожежної безпеки
- •5.6 Розрахунок захисного заземлювача
2 Розрахунок силової частини імпульсної системи керування тяговими двигунами вагонів метрополітену
2.1 Розрахунок імпульсного перетворювача у пусковому режимі
У пусковому режимі імпульсного перетворювача проти Е.Р.С. дорівнює нулю. Навантаження імпульсного перетворювача являє собою послідовне з'єднання активного опору Rд опору індуктивного Lд якірних ланцюгів і опору індуктивного ланцюга збудження тягового двигуна.
Розрахункова схема імпульсного перетворювача для цього випадку відображена на рисунку 2.1.
Рисунок 2.1 - Розрахункова схема імпульсного перетворювача у режимі пуску
Рисунок 2.2 - Алгоритм переключення транзисторного перетворювача і часові діаграми струмів та напруги
Транзисторно-імпульсний перетворювач являє собою ключ, котрий являє собою два стійких стана: замкнуте та розімкнуте. Він переключається з частотою f. У інтервалі кожного періоду
(2.1)
ключ замкнутий протягом часу tім і розімкнутий у період який зостався Т - tім .
Відповідно тяговий електричний двигун частину періоду який визначається коефіцієнтом замкнення,
(2.2)
підключений до джерела напруги Uc, а в останню частину періоду відключений від нього.
(2.3)
Нехтуючи пульсаціями напруги на конденсаторі Сф вхідного фільтра, котрі малі та звично складають менше 0,1Uc, можна рахувати, що до ланцюга тягових електродвигунів прикладені прямокутні імпульси напруги амплітудою U і тривалістю tім. Середнє значення цієї напруги за період.
(2.4)
З допомогою транзисторно-імпульсного перетворювача шляхом зміни γ від γмін до одиниці середнє значення напруги Uст.дв, яке прикладається з ланцюга тягової машини, можливо регулювати у широких межах від Uср.дв до Uср.дв
рівному Uc. На інтервалі 0 ≤ t ≤ t0 коли VТ відкритий, від контактної мережі з напругою Uc споживається енергія. Шлях проходження електричного струму Ін1 показаний суцільною лінією, дивись рисунок 2.1. На інтервалі t0 ≤ t ≤ T транзистор VT закритий. Струм навантаження за рахунок Е.Р.С. самоіндукції зберігає своє попереднє направлення, замикаючись через зворотній діод VD. Шлях цього струму Ін2 для інтервалу показаний штриховою лінією на рисунку 2.1.
Алгоритм переключення транзисторного перетворювача і часових діаграм струмів і напруг показаний на рисунку 2.2.
Регулювання швидкістю обертання якорів тягових двигунів відбувається зміною напруги живлення.
Середнє значення напруги яка подається на тягові електричні двигуни дорівнює:
(2.5)
де Uд - напруга на тягових електричних двигунах;
γ - відносна довжина імпульсу напруги яка прикладається до тягового двигуна;
Uc - напруга контактної мережі.
Змінюючи γ можна регулювати на виході транзисторно-імпульсного перетворювача середнє значення напруги на двигуні.
Максимальне значення струму двигуна на першій позиції, коли проти Е.P.С. дорівнює нулю, рівняється:
(2.6)
де Uc - напруга контактної мережі, В;
Rд - загальний опір ланцюга тягових двигунів, Ом;
γ - відносна довжина імпульсу напруги яка прикладається до двигуна;
Т - період транзисторно-імпульсного перетворювача, с.
Для находження часу Тд необхідно визначити сумарний індуктивний опір ланцюга Lд і активний опір Rд .
, (2.7)
де Rя – опір обмотки якоря, 0,0285 Ом;
Rгп – опір обмотки головних полюсів, 0,0312 Ом;
Rдп – опір обмотки додаткових полюсів з вивідними дротами, 0,0103 Ом.
Значення опорів відповідають технічним даним тягового двигуна ДК-117.
Ом.
Індуктивний опір ланцюга знайдемо за формулою:
, (2.8)
де р = 2 – число пар полюсів тягового електричного двигуна ДК-117А;
Фн – номінальний магнітний потік тягового електричного двигуна ДК-117А, 0,052 Вб;
wоз = 26 – кількість витків обмотки збудження тягового електричного двигуна ДК-117А;
Ін – номінальний струм тягового електричного двигуна ДК-117А, 330 А.
Гн.
, (2.9)
с.
При широтно-імпульсному регулюванні змінюється величина періоду γ від мінімального значення до максимального. Для мінімального викривлення тягових характеристик електропоїзда метрополітену, існуючих при використовуванні пускових резисторів під час розгону по позиціям, приймаємо відносну довжину імпульсу заповнення γ = 0,03. Виходячи з цього, напруга прикладена до тягових двигунів буде дорівнювати:
; (2.10)
В.
Розрахована напруга прикладена до чотирьох двигунів з'єднаних послідовно при рушенні з місця. Період повного циклу Т буде рівнятися зворотному значенню частоти,
, (2.11)
де f - частота роботи транзисторно-імпульсного перетворювача, Гц.
с.
.
Використовуючи отримані результати для находження Іmах струму двигуна при зрушенні з місця, у момент коли проти Е.Р.С. дорівнює нулю, згідно формули 2.6 одержтваю:
А.
Для находження мінімального струму двигуна використовуємо формулу:
; (2.13)
А.
Середнє значення струму транзистора знайдемо по формулі:
(2.14)
Середнє значення струму зворотного діода знайдемо по формулі:
(2.15)
А.
Середнє значення струму тягового електричного двигуна знайдемо з формули
;
;
;
;
88,4 А = 88,4 А.
Струм у навантаженні не залежить ні від частоти переключення транзистора VТ, ні від постійної часу ланцюга двигуна, а повністю визначається середнім значенням напруги контактної мережі і активним опором послідовно з'єднаних тягових електричних двигунів.
Амплітуда пульсацій струму в ланцюзі тягових двигунів дорівнює:
; (2.16)
;
А.
З приведеної формули випливає, що амплітуда пульсацій досягає максимуму при у рівної 0,5.