Повышение эффективности систем рекуперативного торможения электропоездов постоянного тока пригородного сообщения

• Автор: Семенов, Илья Витальевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

введение'..:

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ПО СИСТЕМАМ РЕКУПЕРАЦИИ

1.1. Общая теория систем рекуперативного торможения

1.2. Теория систем рекуперативного торможения при импульсном регулировании

1.3. Обзор практических разработок по электрическому торможению на эксплуатируемых электропоездах
1.4. Система рекуперативного торможения для перспективного электропоезда с АТД (ЭД6)

1.5. Цель исследований

2. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В РЕЖИМЕ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ
2.1. Характерные зоны импульсного регулирования тягового электропривода
2.2. Обоснование метода расчета квазистационарных процессов импульсного регулирования
2.3. Расчет для зоны низких скоростей
2.4. Расчет для зоны высоких скоростей
3. ЭНЕРГОБАЛАНС ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПРИ РЕКУПЕРАТИВНОМ ТОРМОЖЕНИИ
3.1. Полный энергобаланс электропоезда в условиях коротких перегонов
3.2. Энергобаланс в процессе рекуперативного торможения
3.3. Расчет затрат кинетической энергии поезда на преодоление основного сопротивления движению в процессе торможения
4. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ПОТЕРЬ РЕКУПЕРИРУЕМОЙ ЭНЕРГИИ В ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ СИЛОВОЙ ЦЕПИ ПОЕЗДА

4.1. Колесно-редукторный блок
4.2. Тяговый электродвигатель в генераторном режиме
ЖТГТТштульснъш прерыватель
5. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГОЗАТРАТ И ВОЗВРАТА ЭНЕРГИИ В ПРИГОРОДНОМ СООБЩЕНИИ
5.1. Статистическая оценка режимов движения электропоездов в Московском ж.-д. узле
5.2. Расчет затрат и возврата энергии по статистическому распределению
5.3. Определение возможных значений коэффициента возврата
6. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ИЗБЫТОЧНОЙ ЭНЕРГИИ РЕКУПЕРАЦИИ
6.1. Расчет значений избыточной энергии
6.2. Возможные варианты использования избыточной энергии
7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ БЕЗРЕОСТАТНОГО
ПУСКА И РЕКУПЕРАТИВНОЕ О ТОРМОЖЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ П.
ПРИЛОЖЕНИЕ П.
ПРИЛОЖЕНИЕ П.З
ПРИЛОЖЕНИЕ П.

ВВЕДЕНИЕ
Пригородное сообщение является важной составляющей перевозочной работы ж.-д. транспорта. Несмотря на то, что основной объем этих перевозок сконцентрирован в крупных городах (до 35 % в Московском узле), а общая их доля в суммарном грузообороте МПС не превышает 6-7 %, значение пригородных сообщений очень важно для жизнедеятельности городов и прилегающих регионов. Между тем, в системе пригородных сообщений накопилось значительное число проблем технического, организационного и экономического плана. Одна из важнейших задач связана с обеспечением энергосбережения, поскольку пригородное сообщение характеризуется самыми высокими удельными затратами электроэнергии - 260 кВт»ч/измеритель и самой высокой долей пуско - тормозных потерь.
Актуальность проблемы определяется высоким уровнем тормозных потерь энергии на электропоездах пригородного сообщения. В Московском и Петербургском ж.-д. узлах в зонном графике движения поездов при среднем расстоянии между остановочными пунктами 5 - 6 км и при средней технической скорости 55 - 60 км/ч доля тормозных потерь достигает 20 % от общего потребления электроэнергии на токоприемнике (без учета электроотопления). Новые электропоезда с рекуперативным торможением, (ЭД4 и ЭД4М), несущественно снижают указанные тормозные потери, поскольку зона действия рекуперативного тормоза на этих поездах с мотор -генераторным возбуждением ограничена минимальной скоростью около 30-35 км/ч, т.е. основная доля кинетической энергии затормаживаемого поезда реализуется системами реостатного или колодочного торможения, т.е. переводится в тепловые потери.
Таким образом, обеспечение возврата в сеть основной части кинетической энергии затормаживаемого электропоезда представляет собой актуальную задачу энергосбережения на железных дорогах, решение которой обеспечит снижение энергопотребления в системе пригородных и местных сообщений по крайней мере на 12 - 15 %.

Нельзя было, как на электропоездах ЭР2И, использовать в начальной стадии пуска частотное регулирование, т.е. понизить при трогании частоту импульсного регулятора с целью реализации минимального значения коэффициента заполнения ктт = 0,04.
Однако, это была лишь одна из причин, по которым при разработке поезда ЭР12 нельзя было использовать преобразователь ТИП-1200/ЗП-1 электропоезда ЭР2И. В новом преобразователе необходима была более надежная схема начального заряда коммутирующего конденсатора с независимым контуром его перезаряда. Требовалось также обеспечить возможность повторных включений регулятора в импульсном режиме после постоянного включения главных тиристоров - это требование было вызвано введением режима импульсного регулирования поля. Необходимо было также реализовать мероприятия, направленные на улучшения электромагнитной совместимости системы импульсного регулирования. Эти проблемы были решены на основе теоретических разработок, выполненных учеными И.П. Исаевым, В.П. Феоктистовым, Ю.М. Иньковым, Е.П. Каяри и О.Г. Чаусовым. Основным нововведением была разработка нового тиристорного прерывателя, поскольку именно это обеспечило требуемое минимальное значение коэффициента заполнения 0,04 при частоте 2x400 Гц в случае использования тиристоров ТБ400.
Испытания электропоезда ЭР 12-6001, проведенные на Прибалтийской железной дороге и опытном кольце ВНИИЖТа, подтвердили правильность выбранных решений по системе импульсного регулирования. В процессе испытаний и эксплуатации первого электропоезда ЭР 12 при участии профессора Феоктистова В.П. была проделана работа по исследованию и усовершенствованию преобразовательного электрооборудования.
С целью повышения эффективности системы импульсного регулирования электропоезда ЭР 12 были предложены и внедрены следующие усовершенствования по преобразователям ТИП-1320/3: