Усовершенствованный тяговый электропривод магистральных электровозов постоянного тока для эксплуатации на участках с трудным профилем

• Автор: Баранов, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ВЛИЯНИЕ УСИЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1.1 Схемные решения систем усиления возбуждения тяговых
двигателей электровозов
1.2 Характеристики электровоза при усиленном возбуждении
1.3 Применение накопителей энергии в цепях возбуждения
1.4 Схемно-параметрический способ усиления возбуждения при
импульсном регулировании
Выводы по первой главе
2 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ
УСИЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
2.1 Усиление возбуждения тяговых двигателей током якорей
2.2 Характеристики электровоза ВЛ10 при усиленном возбуждении
тяговых двигателей
2.3 Применение импульсного регулирования в цепях возбуждения
Выводы по второй главе
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПЯХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ УСИЛЕННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ
3.1 Условия работы тяговых двигателей
3.2 Математическая модель силовой цепи электровоза
3.3 Результаты моделирования

3.3.1 Прекращение - восстановление питания тяговых двигателей
3.3.2 Изменение напряжения на токоприемнике
3.3.3 Перегруппировка двигателей
3.4 Тепловой режим работы тяговых двигателей
Выводы по третьей главе
4 ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ УСИЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТОКОМ ЯКОРЕЙ
4.1 Исследования на физической модели электровоза
4.2 Испытания опытного электровоза ВЛ10У
4.2.1 Измерительные средства
4.2.2 Результаты испытаний опытного электровоза
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Промышленный железнодорожный транспорт выполняет перевозки грузов на территории предприятий и осуществляет доставку сырья от мест его добычи к местам переработки [60]. Развернутая длина путей промышленного транспорта Российской Федерации составляет 71% длины линий общего пользования, а выполняемый объем перевозок почти в 3 раза превышает этот показатель для магистрального железнодорожного транспорта [25].
Работа промышленного транспорта характеризуется более тяжелыми эксплуатационными условиями. Его особенностью является достаточно низкая, по сравнению с магистральным, скорость движения, в основном не превышающая 40-50 км/ч. Поезда при этом имеют достаточно большую массу, часто близкую к нормам магистральных железных дорог. В качестве тягового подвижного состава могут используются тяговые агрегаты (ОПЭ1, ПЭ2М, НП1), тепловозы, электровозы отечественного (серии ВЛ41, НПМ2), и зарубежного производства (серии ЕЬ) [82,86].
На сегодняшний день технические средства промышленного железнодорожного транспорта морально устарели, практически полностью выработали свой эксплуатационный ресурс и нуждаются в замене. При значительных эксплуатационных расстояниях и достаточно больших объемах перевозок в качестве тягового подвижного состава могут применяться магистральные локомотивы, которые имеют малую осевую нагрузку (23—25 тс/ось) и высокую расчетную скорость движения (около 50 км/ч), что приводит к неполному использованию их мощности.

2. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ УСИЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Характеристики тяговых двигателей магистральных электровозов постоянного тока не соответствуют условиям и режимам их работы на промышленном железнодорожном транспорте.
Во-первых, практически невозможно выдержать регламентируемый скоростной режим из-за ограничения регулировочных возможностей локомотива. Во-вторых, отсутствуют технические средства воздействия на его тяговые характеристики. И, наконец, большое влияние на сцепление колес с рельсами оказывают погодные условия, состояние верхнего строения пути и механической части тягового подвижного состава. В совокупности эти факторы являются причиной возникновения процесса боксования, которое при последовательном возбуждении может быстро перейти в разносное и стать причиной повреждения тяговых двигателей.
Для устранения части причин, ухудшающих условия использования магистральных электровозов на промышленном транспорте, необходимо решение следующих задач:
• на основе выполненного ранее анализа разработать технические решения, которые позволяют осуществлять усиление возбуждения двигателей без дополнительных источников энергии;
• разработать схемные решения для регулирования тока подпитки обмоток возбуждения;
• сравнить характеристики электровозов с дополнительной подпиткой обмоток главных полюсов двигателей последовательного возбуждения и без нее;
• оценить влияние схемы питания обмоток возбуждения на распределение тока по параллельно включенным группам двигателей.