Повышение энергоэффективности тягового электропривода трамвайного вагона Т−3

Размещено на http: //www. allbest. ru/

министерство транспорта российской федерации

федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электрический транспорт»

Отчет по производственной (научно - исследовательской работе) практике

На тему дипломного проекта: «Повышение энергоэффективности тягового электропривода трамвайного вагона Т?3»

Выполнил: студент гр. ЭЭб - 51з

(Шифр 2015-ЭЭб-6009) Гугнин С.А.

Проверил: Старикова А. Г.

Старший преподаватель кафедры ЭТ

Самара 2020

СОДЕРЖАНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА Т?3

2. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТОРОПРИВОДА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА Т?3

2.1 Преобразователь ENI-PT600/K2

2.2 Статический преобразователь ENI-PT600/24/WP с блоком вентиляции

2.3 Зарубежный производитель преобразователей

2.4 ПН600-220-1Ф-2НЛ (Преобразователь напряжения)

2.5 Статический преобразователь напряжения ПНР-125НЛ

2.6 ПСНО-T3НЛ (комплект энергосберегающего оборудования для трамвая татра Т3)

2.7 Отечественный производитель преобразователей

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА Т?3

Тема дипломного проекта: «Повышение энергоэффективности тягового электропривода трамвайного вагона Т?3»

Для чтобы значительно повысить энергоэффективность тягового электропривода трамвайного вагона Т?3 необходимо модернизировать трамвайный вагон Т?3 статическими преобразователями, что позволит снизить расходы на электроэнергию и обеспечить долговечность двигателям постоянного тока ТЕ?022 с последовательным возбуждением, а также обеспечить плавный пуск, торможение, продлить срок эксплуатации двигателей.

Существует многообразие преобразователей как зарубежного, так и российского производства. В настоящее время государством ведется политика импортозамещения, поэтому использование разработок зарубежных производителей является экономически не выгодным, т.к. отечественные аналоги не уступают им по своим техническим характеристикам, а их стоимость значительно ниже.

На подвижном составе ГЭТ в основном используется привод постоянного тока с релейно-контакторной системой управления (РКСУ). Достоинства данного типа тягового электропривода заключаются в простоте схемы управления, плавном регулировании скорости вращения тягового двигателя в широком диапазоне, простота обслуживания, отработанные принципы управления и регулирования. Однако данный электропривод неэкономичен по расходу электроэнергии и текущим расходам на содержание. РКСУ требует частого обслуживания и ремонта, связанного с малыми ресурсными возможностями контактных систем, и требует значительных, в общем объеме, материальных затрат. Экономичность привода постоянного тока невысока из-за больших потерь энергии на пуско-тормозных реостатах в режимах разгона и торможения. Так как система РКСУ расходует значительное количество электроэнергии необходимо внедрить преобразователи это значительно повысит эксплуатацию подвижного состава и сэкономит энергозатраты (полупроводниковые и статические).

тяговой электропривод трамвайный вагон

2. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТОРОПРИВОДА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА Т?3

Существуют различные виды преобразователей зарубежных и отечественных производителей рассмотрим различные варианты.

2.1 Преобразователь ENI-PT600/K2

Преобразователь ENI-PT600/K2 представлен на рис. 1.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис.1 Преобразователь ENI-PT600/K2

Преобразователь ENI-PT600/K2 предназначен для питания вспомогательных электрических цепей постоянным напряжением 42 В и переменным напряжением 3 x 400 В и 230 В - 50 Гц хозяйственных трамваев типа „K”.

Таблица 1 Технические характеристики преобразователя

КОНСТРУКЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Преобразователь встроен в герметичную и прочную стальную коробку с порошковым покрытием. Корпус коробки, способ крепления и электрические соединения преобразователя адаптируются с учетом требований предприятия, заказавшего его и места установки внутри вагона типа „K”.

Подключения силовой цепи к электрической системе ВН трамвая осуществляется с помощью винтовых клемм, расположенных в выделенной герметичной клеммной коробке ВН. Подключения силовой цепи к электрической системе НН трамвая осуществляются с помощью винтовых клемм, расположенных в герметичном распределительном устройстве. На одной из стенок корпуса преобразователя находятся блоки безопасных и герметичных энергетических разъемов, оснащенных заземляющим контактом, предназначенным для питания внешних устройств переменным напряжением 230 В пер. тока / 50 Гц и 3 x 400 В пер. тока / 50 Гц.

Доступ внутрь для технического обслуживания обеспечивает съемная и делящаяся крышка, расположенная на верхней поверхности устройства, закрываемая на замок (это обеспечивает доступ из салона вагона без демонтажа преобразователя). Внутри корпуса находится комплектная электрическая система преобразователя, состоящая из силовых цепей, содержащих стандартные модули IGBT транзисторов, а также цепей управления и диагностики, выполненных на базе микропроцессорной техники.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Преобразователь ENI-PT600/K2 преобразует напряжение питания контактной трамвайной сети на стабилизированное постоянное выходное напряжение 42 В пост. тока, питающее цепи постоянного тока и батарею аккумуляторов (подаваемое на вспомогательные цепи транспортного средства) и переменное напряжение 3 x 400 В перем.тока / 50 Гц и 230 В перем.тока / 50 Гц, питающее внешние устройства переменного тока.

Полезные функции, реализуемые устройством: мягкий старт работы (плавный пуск) цепи преобразования мощности ВН преобразователя, поддержание постоянного значения выходных напряжений постоянного и переменного тока независимо от изменений входного напряжения ВН и колебаний величины нагрузки вносимой питаемыми цепями постоянного тока в вагоне и переменного тока внешних устройств, контроль состояния перегрузки выходов постоянного и переменного тока преобразователя (короткого замыкания, сверхтока), а также защита устройства и системы транспортного средства от их последствий.

БЛОК - СХЕМА

Рис. 2 Блок - схема преобразователя ENI-PT600/K2

2.2 Статический преобразователь ENI-PT600/24/WP с блоком вентиляции

Статический преобразователь ENI-PT600/24/WP с блоком вентиляции представлен на рис. 3.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис. 3 Статический преобразователь ENI-PT600/24/WP с блоком вентиляции

НАЗНАЧЕНИЕ

Статический преобразователь ENI-PT600/24/WP с блоком вентиляции предназначен для питания вспомогательных цепей трамвайных вагонов семейства 105N, а также для охлаждения инверторов и тяговых двигателей. Преобразователь предназначен для работы в параллельном режиме на одну шину 24 В пост. тока и одну батарею аккумуляторов.

Таблица 2 Технические характеристики статического преобразователя

КОНСТРУКЦИЯ

Преобразователь помещен в герметичном, механически прочном корпусе из листовой стали, в котором размещено все необходимое оснащение. К боковым стенкам корпуса крепятся два вентилятора, которые обеспечивают поток воздуха, охлаждающего цепи транспортного средства.

Устройство защищено от коррозии и воздействия эксплуатационных условий антикоррозийным и лакокрасочным покрытием (порошковая покраска) корпуса. Передняя стенка корпуса представляет собой съемную крышку, обеспечивающую удобный доступ внутрь преобразователя для технического обслуживания.

На боковых стенках корпуса расположены эффективные алюминиевые радиаторы, охлаждаемые потоком воздуха, всасываемого вентиляторами из окружающей среды. Это обеспечивает эффективный отвод тепла от силовых полупроводниковых элементов. Соединения с системой ВН трамвая осуществляется через разъем Х1 с винтовыми клеммами M5 (находящимися в клеммной коробке, расположенной на левой стенке корпуса преобразователя). Соединения с системой NN / пост. тока трамвая осуществляются через разъем X2 типа HARTING B24 (расположенный в нижней части правой стенки преобразователя).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Преобразователь ENI-PT600/24/WP преобразовывает напряжение питания ВН трамвайной контактной сети в: напряжение постоянного тока 24 В, питающее вспомогательные цепи и заряжающее, поддерживающее батарею аккумуляторов в состоянии полной зарядки, а также стабилизированное переменное трехфазное напряжение, питающее встроенные вентиляторы ивнешний вентилятор. Все электрические цепи преобразователя гальванически изолированы от корпуса. Изоляция между обмотками трансформатора обеспечивает гальваническую развязку входных цепей ВН и выходных цепей постоянного и переменного тока устройства, а также цепей переменного и постоянного тока между собой. Встроенные датчики в силовых цепях и система управления прибора обеспечивают защиту устройства от последствий коротких замыканий и перегрузок, которые могут возникнуть в цепях постоянного и переменного тока вагона. Внешний датчик тока аккумуляторной батареи обеспечивает ограничение максимального тока зарядки аккумулятора при параллельной работе преобразователей. Система диагностики контролирует правильность работы всего устройства и сигнализирует состояние работы устройства путем передачи информации по шине CAN.

БЛОК - СХЕМА

Рис. 4 Блок - схема статического преобразователя ENI-PT600/24/WP с блоком вентиляции

2.3 Зарубежный производитель преобразователей

Эти приведенные примеры преобразователей произведены компанией ENIKA.

Основным направлением деятельности этой компанией является проектирование, производство и обслуживание силовых электронных устройств для подвижного состава железнодорожного транспорта, трамваев, троллейбусов, электрических автобусов и для промышленности. Основная цель стратегии заключается в предоставлении надежных, недорогих в эксплуатации и инновационных продуктов с учетом потребностей различных предприятий общественного транспорта.

Компания располагает современным программным обеспечением для проектирования и моделирования, современными измерительными устройствами, обеспечивающими, в частности, автономные климатические испытания и исследования спектра электромагнитных помех. Эта была рассмотрена зарубежная разработка преобразователей для городского электрического транспорта, также есть и отечественная разработка, производимая различными фирмами Российской Федерации и дальше пойдет описание об отечественных преобразователях.

2.4 ПН600-220-1Ф-2НЛ (Преобразователь напряжения)

Преобразователь напряжения ПН600-220-1Ф-2НЛ представлен на рис.5

Рис. 5 Преобразователь напряжения ПН600-220-1Ф-2НЛ

Изделие ПН600-220-1Ф-2кВт (далее ПН-2кВт) предназначено для работы в стационарных условиях в качестве преобразователя напряжения контактной сети 400-700В постоянного тока в напряжение 220В (эф.) 50Гц переменного тока с максимальной продолжительной выходной мощностью 2кВт. Выходные розетки 2 штуки расположены параллельно.

ПН-2кВт обладает рядом защит:

- ограничение выходного тока при перегрузке;

- максимальная защита;

- температурная защита при перегреве преобразователя.

Технические характеристики:

- Номинальное выходное напряжение 220В±10%, при напряжении сети 480-720В. ПН-2кВт сохраняет работоспособность при напряжении сети не менее 400В.

- Номинальная выходная мощность при температуре окружающей среды 25єС 1,5кВт.

- Максимальная выходная мощность, ограниченная срабатыванием температурной защиты, 2кВт. При этом максимальная потребляемая мощность от контактной сети 2,5кВт.

- В случае подключения нагрузки, превышающей номинальную выходную мощность, при которой выходной ток менее 1,5Iн (?15А), выходное напряжение будет автоматически снижаться, ограничивая выходной ток на уровне 10А, при снятии повышенной нагрузки выходное напряжение автоматически вернется в номинальное значение.

- Максимальная защита. В случае подключения нагрузки, превышающей номинальную выходную мощность, при которой выходной ток более 1,5Iн , сработает максимальная защита, которая полностью отключит этот выходной канал. Сброс максимальной защиты осуществляется полным обесточиванием блока автоматом "СЕТЬ" и выдержкой в отключенном состоянии не менее 1 минуты.

- Температурная защита. В случае длительной работы изделия на максимальной выходной мощности, при температуре окружающей среды более 25єС, либо в условиях ухудшенной вентиляции возможно срабатывание схемы температурной защиты.

- Срабатывание температурной защиты приводит к ограничению выходного тока, понижая выходное напряжение, тем самым ограничивая максимальную мощность. При снижении температуры внутри блока, ограничение выходного тока автоматически снимается.

- Требования по климатическим и механическим воздействиям соответствуют требованиям к электрооборудованию, разрабатываемому для эксплуатации в стационарных условиях.

- Степень защиты, обеспечиваемая оболочками (код IP по ГОСТ 14254-96), соответствует IP31.

2.5 Статический преобразователь напряжения ПНР-125НЛ

Статический преобразователь напряжения ПНР - 125НЛ представлен на рис. 6

Рис. 6 Статический преобразователь напряжения ПНР-125НЛ

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Преобразователь напряжения ПНР-125 является дальнейшим развитием линейки преобразователей ПНР-100 и ПНР-100У и применяется в составе электрооборудования трамвайных вагонов и троллейбусов в качестве источника напряжения бортовой сети взамен мотора ? генератора и ТЗУ.

Преобразователь ПНР-125 ? это современный прибор, действующий на основе высокочастотного преобразования электрической энергии без участия механического звена. ПНР-125 устанавливается под вагоном или на крыше подвижного состава и обеспечивает питание бортовой сети с высоким КПД (90 %) при любых погодных условиях, не требуя отдельной принудительной вентиляции.ПНР-125 является необслуживаемым оборудованием.

Высокая стабильность выходного напряжения обеспечивает облегченный режим работы аккумуляторной батареи трамвая или троллейбуса и ее долговечность.

ПНР-125 является энергонезависимым оборудованием, запускается и сохраняет свою работоспособность даже при обрыве цепи аккумуляторной батареи. ПНР-125 имеет ограничение тока нагрузки, не боится короткого замыкания, терпит импульсы перенапряжения в контактной сети.Требуемая мощность в нагрузке достигается путем параллельного включения по входу и выходу необходимого количества ПНР-125 (коэффициент сложения мощности 1) В ПНР-125 предусмотрена функция внешней индикации о неисправности.

Таблица 3 Технические характеристики преобразователя напряжения ПНР-125

2.6 ПСНО-T3НЛ (комплект энергосберегающего оборудования для трамвая татра Т3)

На рис. 7 представлен комплект энергосберегающего оборудования для трамвая Татра Т3 ПСНО - Т3НЛ

Комплект энергосберегающего оборудования для трамвая, предназначен для замены штатного электромеханического мотора-генератора трамвая Татра Т3, являющимся источником питания низковольтных цепей и заряда аккумуляторной батареи трамвайного вагона, статическим преобразователем напряжения с улучшенными электрическими параметрами и с обеспечением дополнительных функций по охлаждению тяговых электродвигателей и ускорителя.

Рис. 7 ПСНО-T3НЛ(Комплект энергосберегающего оборудования для трамвая Татра Т3)

Таблица 4 Основные технические характеристики комплекта энергосберегающего оборудования для трамвая Татра Т3 ПСНО - Т3НЛ

2.7 Отечественный производитель преобразователей

Вот были описаны разработки отечественного производителя преобразователей эти преобразователи произведены ООО Научно ? производственной фирмой «АРС ТЕРМ» (ООО НПФ “АРС ТЕРМ”) находящейся в городе Новосибирск на улице Красный проспект 220 корпус 36.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Библиотека онлайн [Электронный ресурс].? Режим доступа: https://zinref.ru/poisk.htm, свободный - (22.05.2020).

2. Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс].? Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/, свободный - (22.05.2020).

3. Ефремов И. С. Технические средства электрического транспорта / И. С. Ефремов, В. М. Кобозев, В. В. Шевченко: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1985.

4. Каган В. Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений. М.: Энергия, 1975.

5. Каган В. Г. и др. Полупроводниковые системы с двигателями последовательного возбуждения / М.: Энергия, 1971.

6. Научно - производственная фирма АРС ТЕРМ https://npfarsterm.ru/

7. Тяговый электропривод постоянного тока модернизированного трамвайного вагона «Татра - 3Е» / В. Кривовяз, П. Васильев, В. Маевский // Силовая электроника - 2007. - № 3. - С. 36-38.

8. Эника - конденсаторы для силовой электроники. Каталог продукции. [Электронный ресурс]. ? Режим доступа: https://www.enika.pl/ru/.

Размещено на Allbest.ru