Повышение эффективности работы асинхронного тягового электродвигателя с учетом его теплового состояния

• Автор: Чащин, Виктор Вячеславович
• Шифр специальности: 05.14.01, 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ТЯ1 ОВЫМ ПРИВОДОМ

1.1. Технические характеристики асинхронных электродвигателей

1.2. Применение асинхронного тягового электродвигателя на подвижном составе

1.3. Критерии эффективности использования тягового электродвигателя в энергетической цепи
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ КАК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

2.1. Методы расчета характеристик асинхронного двигателя

2.2. Математическая модель асинхронного электродвигателя

2.3. Анализ адекватности модели асинхронного тягового электродвигателя реальному объекту
3. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕ ТЕПЛОВОЗА
3.1. Параметры номинального режима асинхронного тягового электродвигателя при работе в энергетической цепи тепловоза
3.2. Обоснование критериев эффективности тягового
электродвигателя при работе в энергетической цепи тепловоза
3.3. Определение возможной эффективности работы тягового электродвигателя в энергетической цепи тепловоза
3.3.1. Эффективность асинхронного привода на режимах ограничения силы тяги номинальным моментом тягового электродвигателя
3.3.2. Эффективность асинхронного привода на режимах ограничения силы тяги по условию устойчивого сцепления колеса с рельсом
3.3.2. Эффективность асинхронного привода на режимах ограничения силы тяги мощностью энергетической установки ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ТЕПЛОВОЗА С УЧЕТОМ ЕГО ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ
4.1. Влияние температуры обмоток двигателя на параметры рациональных режимов работы
4.2. Определение параметров рациональных режимов работы асинхронного тягового двигателя с учетом температур обмоток
4.2.1. Управление двигателем при ограничении силы тяги по условию устойчивого сцепления колеса с рельсом
4.2.2.У правление двигателем при ограничении силы тяги по мощности энергетической установки
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.1. Целевая функция для расчета эффективности работы асинхронного двигателя при работе в эксплуатации
5.2. Алгоритм определения эффективности работы асинхронного двигателя в эксплуатации
5.3. Результаты расчета эффективности работы асинхронного двигателя в эксплуатации
5 .4. Экономическая эффективность учета теплового
состояния обмоток при работе асинхронных тяговых
двигателей в эксплуатации
5.4.1. Методика определения экономической
эффективности работы тяговых электродвигателей по
интегральным показателям экономичности
5.4.2 Результаты расчета экономического эффекта
учета теплового состояния обмоток при работе
асинхронного тягового двигателя в эксплуатации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


За счет нахмагничивающего тока увеличивается ток статорной обмотки, повышая ее тепловую нагрузку . В результате снижается кпд и коэффициент мощности электродвигателя. Так как расчетная мощность, определяющая размеры машины, обратно пропорциональна коэффициенту мощноеш, масса и размеры асинхронного двигателя снижаются не в той мере, в какой можно было бы ожидать. Удовлетворительная величина коэффициента мощности 0,8. Сопоставление техпических характеристик тяговых электродвигателей зарубежных стран и отечественного производства показывают, что за счет повышения допустимой частоты вращения ротора в тех же габаритах ТЛД могут быть выполнены с мощностью в 1,5. При этом значительно снижается расход цветного металла, изоляции и электротехнической стали. Таблица 1. ТАД в ,5 раза превосходит коллекторные тяговые двигатели, а его кпд при рациональном алгоритме управления выше кпд двигателей постоянного тока. Частотное управление ТАД с использованием тиристорных преобразователей дает возможность создать асинхронные тяговые приводы с высокими регулировочными свойствами. При частотном управлении для обеспечения регулировочных свойств двигателя одновременно с изменением частоты питающего напряжения необходимо изменять и амплитуду напряжения на зажимах двигателя . Академиком М. В случае идеального двигателя активное Г и реактивное сопротивление хI первичной цепи равны нулю с ненасыщенной магнитной системой двигателя управление ТАД по алгоритму 1. С0ном с реактивное сопротивление обмотки статора при номинальной частоте напряжения. Регулирование напряжение при постоянной нагрузке Мсопз1 или Р1сопз где Р активная составляющая электрической мощности на входе в двигатель в соответствии с 1. При увеличении значения уменьшение потока приводит к снижению электромагнитного момента и недоиспользование мощности двигателя при уменьшении частоты поток будет возрастать, что приведет к насыщению магнитной системы, росту намагничивающего тока, уменьшению коэффициента мощности и кпд двигателя, кроме того при низких частотах на значение потока особенно сильно сказывается влияние активного сопротивления Г. С целью стабилизации потока А. А.Булгаковым были предложены замкнутые системы частотного управления, обеспечивающие соблюдения условия Ф ,. М.П. Костенко они не имеют, а практическая реализация их значительно сложнее . Оптимальные по критерию полных потерь системы частотного управления асинхронными двигателями были предложены Сандлером и Сарбатовым . Поэтому такие системы относятся к поисковым системам экстремального регулирования по минимуму потребляемой мощности. Управление по критерию 1. ТАД в переходных и установившихся режимах. В настоящее время для управления асинхронными электродвигателями широко применяются системы управления, построенные на основе тиристорного преобразователя напряжения или тока. Кроме своей основной задачи плавного изменения частоты вращения ротора двигателя, они часто реализуют и энергосберегающие функции при работе недогруженного двигателя в зоне поминальной скорости путем применения широтноимпульсной модуляции питающего напряжения ШИМ 1 в. При этом снижается и реактивная мощность, потребляемая двигателем . Энергосберегающий режим работы двигателя требует поддержания определенной скорости, выбираемой из условия оптимизации. В этом случае угол нагрузки двигателя остается неизменным, а активная и реактивная мощности снижаются пропорционально квадрату напряжения. Вместе с тем известно, что при регулировании напряжения тиристорные преобразователи увеличивают потребление реактивной мощности системы . При этом значение эквивалентного угла нагрузки зависит от глубины регулирования напряжения. Результаты расчетного исследования системы тиристорный преобразователь напряжения асинхронный двигатель показывают, что даже при номинальной частоте вращения ротора двигателя реактивная мощность системы существенно больше реактивной мощности одного двигателя. Управление по критерию 1. М v обеспечивает минимальное потребление тока статорной обмотки, т.