Асинхронный частотно-регулируемый привод шахтного электровоза с автоматическим выравниванием нагрузок тяговых двигателей

• Автор: Волков, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Обзор состояния шахтной электровозной тяги
1.1 Эволюция тягового электропривода
1.2 Вопросы применения асинхронного привода
1.3 Цели и задачи диссертационной работы
2 Принципы построения асинхронного тягового привода шахтного электровоза
2.1 Технологические ограничения режимов работы тягового привода
2.2 Мощность тягового привода
2.3 Тяговая характеристика. Управление движением
Выводы по главе
3 Обоснование требуемых жесткости тяговой характеристики и быстродействия тягового привода
3.1 Определение требуемой статической жесткости тяговой характеристики
3.2 Исследование динамики процесса реализации тягового усилия
3.2.1 Математическое описание тягового привода
3.2.2 Аналитическое исследование динамических процессов
3.3 Моделирование процессов реализации тягового усилия
3.4 Пример выбора элементов привода
Выводы по главе
4 Выравнивание нагрузок в асинхронном тяговом приводе
4.1 Причины неравномерности нагрузок
4.2 Анализ способов выравнивания нагрузок в многодвигательном тяговом приводе
4.3 Разработка и исследование системы выравнивания тяговых усилий с совмещенным воздействием на параметры тяговых характеристик ведущих осей
4.3.1 Моделирование процесса устранения разности тяговых усилий
4.4 Пример выбора способа выравнивания нагрузок
Выводы по главе
5 Экспериментальное исследование методов выравнивания нагрузок
5.1 Цель и задачи экспериментальных исследований
5.2 Описание экспериментальной установки
5.3 Оценка влияния изменения соотношения напряжение-частота на жесткость механической характеристики
5.4 Исследование влияния малых изменений частоты на зависимость момент - ток звена постоянного тока
5.5 Экспериментальная проверка способов выравнивания нагрузки
Выводы по главе
Заключение
Литература

Введение
Транспорт играет важную роль в работе горного предприятия по подземной добыче полезного ископаемого. Одним из основных его видов продолжает оставаться рельсовый, который имеет преимущество при транспортировке на большие расстояния. Внедрение таких средств рельсового транспорта как вагонетки с донной разгрузкой и секционные поезда дополнительно повышают его эффективность за счет сокращения затрат времени на погрузочно-разгрузочные работы.
Показатели работы рельсового транспорта, такие как производительность откатки, надежность и безопасность эксплуатации, во многом определяются свойствами применяемых локомотивов, основным типом которых являются аккумуляторные и контактные электровозы. В связи с этим совершенствование шахтных электровозов является актуальной задачей. Применяемые в настоящее время электровозы оснащены тяговым приводом с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения и реостатным управлением с силовым контроллером. Подобный привод имеет целый ряд недостатков, а именно:
- потери энергии в пусковом реостате;
- мягкая механическая характеристика в зоне малых нагрузок, которая усложняет управление электровозом в условиях переменного уклона шахтных выработок, что приводит к снижению безопасности из-за возможного превышения скорости;
- сложность перехода в тормозной режим;
- применение коллекторных двигателей снижает надежность электровоза в шахтных условиях и усложняет его техническое обслуживание;
- сложность введения защит и блокировок, а также организации дистанционного и автоматического управления.
Устранить перечисленные недостатки можно путем применения со-

Величина Вд определяется, согласно [5] по формуле
Вь = ФбКм, Н, (2.10)
где Фб = 0,15-0,24 - коэффициент трения башмака электромагнитного тормоза о рельсы; Ки — суммарная сила прижатия башмаков к рельсам, которая достигает 60 кН на 1 м длины башмаков.
Выполним расчет кривых ограничения скорости по данным предыдущего примера, дополнительно задавшись величиной коэффициента трения башмака 0,2 и силы прижатия 60 кН, что соответствует параметрам рельсового тормоза электровоза АРП7. В этом случае дополнительная тормозная сила равна 12 кН. Результаты расчета приведены также на рис. 2.1 в виде линий, показывающих новое положение ограничения по тормозному пути (штрихлунктирные линии).
Как видно из полученных кривых, применение дополнительных тормозных средств дает возможность увеличить возможные скорости движения, позволяя большую часть тяговой характеристики строить исходя из ограничения предельной скорости, а не тормозного усилия.
Однако достигаемое при этом увеличение допустимой скорости сравнительно невелико, что связано с относительно небольшой силой прижатия тормозных башмаков серийного электромагнитного рельсового тормоза. Существуют образцы рельсовых тормозов, имеющих усилие прижатия до 1000 кН при длине рабочей части башмака около 0,5 м [45]. Подобные тормоза способны развивать значительно большее тормозные усилия и, соответственно, оборудование ими электровозов дает возможность еще более поднять допустимую по условию торможения скорость. Однако в этом случае возникает ограничение допустимой тормозной силы локомотива по условию устойчивости состава при торможении [46], которое ограничивает тормозное усилие локомотива независимо от способа осуществления торможения. Дальнейшее увеличение допустимой скорости по условию торможения воз-