Н И Шпика, А В Донец - К вопросу модернизации тяговых электроприводов городского электротранспорта - страница 1

Страницы:
1 

Научно-технический сборник №76

УДК 629.421 : 629.405

Н.И.ШПИКА, канд. техн. наук

ГПзавод «Электротяжмаш», г.Харъков А.В.ДОНЕЦ, канд. техн. наук

Харьковская национальная академия городского хозяйства

К ВОПРОСУ МОДЕРНИЗАЦИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА

Рассматриваются вопросы модернизации существующего подвижного состава горэлектротранспорта с реостатно-контроллерной системой тягового электропривода и заменой его импульсным электроприводом отечественных производителей.

Среди основных технических требований, предъявляемых к со­временному подвижному составу городского электротранспорта, таких как повышение провозной способности, снижение материалоемкости вагонов, их ремонтопригодность, обеспечение заданных ускорений, замедлений, а также комфортных условий для пассажиров [1,2], важ­ное значение приобрело снижение энергопотребления, уменьшение трудоемкости на технологическое оборудование, улучшение условий

труда.

Выполнение этих требований существующим подвижным соста­вом проблематично, так как он морально и физически устарел, в зна­чительной мере изношен и постоянно сокращается.

В 1995 г. инвентарный парк подвижного состава в депо г.Харькова насчитывал 1311 единиц, а на 01.04.2006г. - 684 единицы.

Несмотря на принятый Закон Украины «О городском электриче­ском транспорте», предусматривающий 50% финансирование нового подвижного состава за счет госбюджета и 50% из местного, обновле­ние городского электротранспорта незначительно.

Повышение энергетической эффективности электропривода (ЭП) подвижного состава в различных режимах эксплуатации за счет сни­жения уровня потерь энергии будет способствовать значительной эко­номии электроэнергии и иметь чрезвычайное практическое значение.

Сегодня на подвижном составе городского электротранспорта применяется два вида тяговых ЭП с тяговыми электродвигателями (ТЭД постоянного тока, отличающиеся питающими ТЭД устройства­ми.

К первым относятся ТЭД с реостатно-контроллерной системой питания от контактного провода через электромеханический контрол­лер. Из-за существенных потерь в пусковых реостатах и значительных эксплуатационных затратах, строительство вагонов с такими ЭП прак­тически прекращено. К вагонам с таким ЭП можно отнести трамвай­ные вагоны ТЗ чешского производства.

С целью исключения вышеуказанного недостатка в ЭП второго вида, контроллер с пусковыми резисторами в силовой цепи заменен импульсным преобразователем постоянного тока (ИП), в котором по­стоянное напряжение сети преобразуется в импульсное с частотой 250­500Гц. При этом усилие ТЭД находится в прямой зависимости от среднего значения импульсного напряжения, которое легко регулиру­ется без существенных потерь. Поэтому применение ИП значительно повысило КПД электропривода и позволило по сравнению с реостат­ным пуском экономить до 35% электроэнергии [3, 4]. Кроме того, обеспечивается возможность рекуперации электроэнергии в сеть при торможении, снижается износ тормозных колодок и бандажей, упро­щается и удешевляется эксплуатационное содержание тягового элек­трооборудования благодаря отсутствию движущихся механических частей. При трогании и торможении трамвайного вагона или троллей­буса устраняются рывки, обеспечивается плавное регулирование уско­рения и тем самым, повышается комфортность поездки пассажиров. К вагонам на которых используется тяговый ЭП второго вида, можно отнести вагоны ТЗМ чешского производства, хотя его элементная база морально устарела.

В последние годы на городских линиях Днепропетровска и Одес­сы появились модернизированные трамвайные вагоны ТЗ, на которых в составе тягового ЭП применено современное электрическое обору­дование с типовым обозначением «ALSTOM Industry)) [5]. Присоеди­нение тяговой цепи показано на рис.1. Силовое тяговое электрообору­дование расположено под вагоном в контейнерах СДС100, каждый из которых содержит: тяговый преобразователь, резервный преобразова­тель, сопротивление резервного тормоза, противогрозную защиту, дат­чики токов и напряжений, входной фильтр, асинхронный двигатель -вентилятор.

Для группы ТЭД одной тележки предназначен один контейнер СДС100. Основные технические параметры тягового силового элек­трооборудования контейнера СДС100 приведены в таблице ниже.

Тяговый преобразователь определяет направление движения, обеспечивает заданную величину тока якорей серийных ТЭД и осуще­ствляет плавное управление величиной тока возбуждения ТЭД вплоть до минимально возможного ослабления поля.

Резервный преобразователь обеспечивает ограничение напряже­ния питания тягового преобразователя в режиме тяги и ограничение напряжения на входном фильтре при рекуперации энергии в сеть, а также ограничение тока короткого замыкания при питании из сети.

Рис. 1 - Принципиальная схема присоединения тяговой цепи Основные технические параметры контейнера СДС100

№ п/п

Наименование параметра

Значение параметра

1

Напряжение питания номинальное, В

600 (750)

2

Диапазон входного напряжения, В

0 - 900

3

Диапазон входного напряжения в рабочем режиме, В

400 - 900

4

Ток пусковой максимальный, А

300

5

Диапазон пускового тока, А

60 - 300

6

Ток часовой, А

200

7

Ток тормозной, максимальный, А

250

8

Диапазон тормозного тока, А

50 - 250

9

Диапазон рабочих частот преобразователя, Гц

500 - 2000

10

Напряжение, которое может быть обеспечено на якорях ТЭД в режиме электрического торможения, В

1000

11

Напряжение, которое ограничивается на якорях     ТЭД в режиме рекуперации энергии в сеть (настраиваемое), В

750 - 820

Управление режимами тяги и торможения обеспечивается элек­тронным регулятором RDC100, в котором предусмотрено автономное управление ТЭД одной тележки. Регулятор оснащен системой диагно­стики обеспечивающей упрощенную индикацию и позволяющей иден­тифицировать отказы электрооборудования как в слаботочных, так и в силовых цепях.

Применение импортного тягового электрооборудования «ALSTOM TV Progress) в ХКП «Горэлектротранс» для модернизации трамвайных вагонов ТЗ или троллейбусов нецелесообразно, так как на его приобретение потребуются значительные средства.

Свободный доступ к современным силовым полупроводниковым приборам (IGBT транзисторам) и программируемым элементам (мик­ропроцессорным контроллерам) позволил и отечественным предпри­ятиям создавать тяговое электрооборудование и тяговые электропри­воды, соответствующие мировому уровню. Примером может служить опыт украинских специалистов завода «Электротяжмаш» (г.Харьков) и ОАО НИИ «Преобразователь» (г.Запорожье), силами которых создан тяговый асинхронный электропривод для трехвагонного дизель-поезда ДЭЛ-02 [6].

В схеме электропривода полностью исключена контактная аппа­ратура. Тяговый электропривод вагона состоит из тягового синхронно­го генератора, выпрямителя, двух автономных инверторов напряжения и двух тяговых асинхронных двигателей с короткозамкнутыми рото­рами, причем инверторы напряжения выполнены на GTO-тиристорах. Система управления дизель-поезда (рис.2) - трехуровневая микропро­цессорная.

Рис. 2 - Структурная схема системы управления дизель-поезда

ЦСУ обеспечивает функционирование всех агрегатов и систем дизель-поезда. СУД задает режимы движения, управляет работой ди­зель-генераторной установки. СКиД обеспечивает работу тягового и вспомогательного оборудования в пределах допустимых режимов исообщает об имеющихся неисправностях в энергетических системах. СУВО обеспечивает, в зависимости от режимов работы тягового обо­рудования и условий эксплуатации, функционирование вспомогатель­ных систем (систем вентиляции, компрессора и др.). МСУ ТЭП обес­печивает работу электропривода в режимах тяги и торможения по оп­тимальным законам регулирования. Связь между пультом управления, блоком регулирования, блоками управления инверторами и блоками измерений выполнена цифровой по каналу CAN. Вся информация о работе электропривода отображается на дисплее.

Исследования отечественных специалистов в области ЭП [7] по­казывают, что добиться минимума потерь энергии, оптимизируя тем самым энергетические процессы в силовых цепях ТЭД, возможно только при активном управлении его магнитным потоком. В схеме данного электропривода полностью исключена контактная аппаратура. Дизель-поезд оборудован электрическим тормозом. Для питания вспомогательного оборудования дизель-поезда используется статиче­ский преобразователь собственных нужд, выполненный на IGBT тран­зисторах.

В настоящее время на Одесской железной дороге находится в эксплуатации несколько дизель-поездов ДЭЛ-02, причем первый -более трех лет. Украинской железной дорогой открыты заказы на из­готовление последующих образцов дизель-поездов ДЭЛ-02.

Проанализировав современный уровень тяговых ЭП для подвиж­ного состава и возможности модернизации существующего ЭП гор-электротранспорта, можно сделать вывод, что вместо существенных затрат на ремонт и техническое обслуживание реостатно-контрол-лерной системой ЭП целесообразно проводить их замену на ЭП с им­пульсным преобразователем. Отечественные предприятия уже сейчас могут обеспечить изготовление и поставку современного электрообо­рудования для этой модернизации. При этом продлится срок службы существующего подвижного состава не менее чем на 10 лет с одно­временным снижением энергопотребления до 35%.

Освоение отечественными заводами асинхронного электроприво­да, а также накопленный опыт при создании и освоении тягового элек­тропривода с ИП для трамвайных вагонов ЛТ-10 дает возможность проведения модернизации тяговых электроприводов городского элек­тротранспорта отечественным электрооборудованием. Затраты на электрооборудование отечественного производителя значительно ни­же чем импортных аналогов.

1 .Вагоны трамвайные пассажирские. Технические требования ГОСТ 8802-78.

2.Вагоны трамвайные пассажирские. Общие технические требования ГОСТ 27364­87.

3. Комаров В.М., Рапопорт И.В. Экономия электроэнергии на подвижном составе трамвая и троллейбуса с реостатным и тиристорно-импульсным регулированием. - М.: Ин-т экономики жилищно-коммунального хозяйства АКХ им. К.Д. Панфилова, 1989. -59 с.

4. Коськин С.А. и др. Пути снижения расхода электроэнергии на подвижном соста­ве городского электротранспорта // Тез. докл. на Всесоюзн. конф. «Научные основы создания энергосберегающей техники и технологии». - М., 1990. - С. 233-235.

5.Электрическое оборудование «ALSTOM TV PROGRESS» для транспортных средств. Каталог продукции. - Прага: ALSTOM Indastry, 2006. - 24 с.

6. Носков В.И., Шпика Н.И. Состояние и перспективы внедрения тяговых электро­приводов переменного тока // Гидроэнергетика Украины. - 2006. - №2. - С. 63-68.

7. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства / Под ред. В.А.Веникова. Кн.2. Энергосбережение в электроприводе / Н.Ф.Ильинский, Ю.В.Рожанковский, А.О. Горнов. - М.: Высш. шк., 1989. - 217 с.

Получено 16.03.2007

УДК 621.382

С.М.ЕСАУЛОВ, О.Ф.БАБИЧЕВА, кандидаты техн. наук, С.И.ИВАНСКОЙ

Харьковская национальная академия городского хозяйства

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ НА ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА

Предлагаемый подход к сокращению времени анализа различных величин может найти применение при создании сложных микропроцессорных систем контроля, диагно­стики и автоматизации процессов на объектах электрического транспорта.

Современные подходы к обслуживанию различного оборудова­ния на транспорте с помощью цифровой и микропроцессорной техни­ки нередко основаны на реализации математических моделей объектов [1]. Применение таких устройств позволяет своевременно выявлять различные неполадки в отдельных узлах, механизмах, системах авто­матики, предупреждать их нежелательные проявления при эксплуата­ции оборудования или автоматизировать процессы с заданной эффек­тивностью. Однако, реализация таких устройств при комплексной оценке состояния всего объекта осложнена значительными затратами времени для контроля параметров.

Принцип действия существующих бортовых систем диагностики и контроля оборудования на автомобилях чаще всего основан на ис­пользовании электронной памяти [2]. В аналогичных популярных адаптивных системах контроля оборудования возможные изменения в устройствах описываются математическими зависимостями [3]. Оче­видно, что формальные описания процессов линейными уравнениями для получения полезной информации об объекте наиболее популярны

Страницы:
1 


Похожие статьи

Н И Шпика, А В Донец - К вопросу модернизации тяговых электроприводов городского электротранспорта