Визначення раціональної схеми та параметрів згладжуючого дроселя у структурі тягової електромеханічної системи двохосьового електровозу

Abstract

Мета роботи: Оптимізація показників енергоефективності, надійності та комутаційної стійкості тягової електромеханічної системи двохосьового електровоза шляхом наукового обґрунтування раціональної схеми включення та високоточного визначення параметрів згладжуючого індуктивного обладнання, а також обґрунтування оптимальної схемотехнічної структури та визначення раціональних електричних і масогабаритних параметрів згладжуючого дроселя для забезпечення високих показників енергоефективності, електромагнітної сумісності та надійності тягової електромеханічної системи двовісного електровозу в умовах жорстких обмежень на осьове навантаження. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Проаналізувати гармонійний склад вихідної напруги сучасних тягових перетворювачів (тиристорних випрямлячів або транзисторних чоперів) та визначити їхній негативний вплив на тепловий та комутаційний стан тягових електродвигунів (ТЕД). Проаналізувати режими роботи та гармонійний склад струму в силовому ланцюзі двовісного електровоза при живленні від випрямно-інверторних перетворювачів. Здійснити порівняльний аналіз схемних рішень інтеграції згладжуючих дроселів (індивідуальне згладжування для кожного ТЕД проти групового загальноприводного контуру). Оцінити вплив високочастотних та низькочастотних пульсацій струму на тепловий стан, комутаційні процеси та коефіцієнт корисної дії тягових електродвигунів. Розробити математичну модель електромагнітних процесів у колі "імпульсний перетворювач – згладжуючий дросель – якір ТЕД" з урахуванням нелінійності кривої намагнічування феромагнітного осердя дроселя. Провести порівняльний аналіз різних схем інтеграції згладжуючих пристроїв (індивідуальні дроселі для кожного двигуна, загальний дросель, багатофазні системи із взаємоіндукцією). Розрахувати граничні параметри індуктивності та струму насичення дроселя, які забезпечують зниження коефіцієнта пульсацій струму до нормативних значень у всьому діапазоні регулювання швидкості. Розробити комплексну методику розрахунку мінімально необхідної індуктивності дроселя, яка враховує динамічні режими роботи електровоза (пуск, боксування, гальмування). Оцінити масо-габаритні характеристики проектованого дроселя та розробити рекомендації щодо його раціонального розміщення у кузові або візку двохосьового локомотива. Оптимізувати геометричні та конструктивні параметри дроселя (матеріал магнітопроводу, тип обмотки, система охолодження) з метою мінімізації його маси та габаритів під задані просторові обмеження двовісного ходового візка.