УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО  ПРИВОДА  ВЕНТИЛЯТОРОВ  ХОЛОДИЛЬНОЙ  КАМЕРЫ  ТЕПЛОВОЗА

Бахрачева  Юлия  Сагидулловна

канд.  техн.  наук  доцент  кафедры  физика  и  химия  Московского  государственного  университета  путей  сообщения  (МИИТ),  Волгоградский  филиал,  РФ,  г.  Волгоград

E -mail:  bakhracheva@yandex.ru

Дьяконов  Максим  Юрьевич

студент  5  курса  направления  «Локомотивы»  Московского  государственного  университета  путей  сообщения  (МИИТ),  Поволжский  филиал,  РФ,  г.  Саратов

IMPROVEMENT  OF  THE  ELECTRIC  DRIVE  OF  FANS  OF  THE  REFRIGERATOR  OF  THE  LOCOMOTIVE

Bakhracheva  Julia  Zagidullina

candidate  of  technical  Sciences,  associate  Professor  of  physics  and  chemistry  of  the  Moscow  state  University  of  railway  engineering  (MIIT),  the  Volgograd  branch,  Russia,  Volgograd

Diaconov  Maxim  Yr’evich

Student  of  the  5th  course  of  direction  "Locomotives"  of  the  Moscow  state  University  of  railway  engineering  (MIIT),  the  Volga  region  branch,  Russia,  Saratov

АННОТАЦИЯ

Предложена  схема  усовершенствования  электрического  привода  вентиляторов  холодильной  камеры  тепловоза

ABSTRACT

The  scheme  of  improvement  of  the  electric  drive  of  fans  of  the  refrigerator  of  a  locomotive  is  offered

Ключевые  слова:   локомотив;  мотор-вентилятор;  асинхронный  электродвигатель.

Key  words :  locomotive;  motor  fan;  asynchronous  electric  motor.

Для  более  быстрого  обновления  локомотивного  парка  наряду  с  приобретением  нового  тягового  подвижного  состава  актуальным  остается  задача  модернизации  существующего  локомотивного  парка.  Грузовые  тепловозы  2ТЭ116  эксплуатируются  на  железных  дорогах  России  и  стран  СНГ  и  зарекомендовали  себя  как  надежные  и  экономичные  локомотивы.

Несмотря  на  значительное  усовершенствование,  у  тепловозов  2ТЭ116  тип  привода  вентиляторов  холодильной  камеры  и  тип  системы  регулирования  температуры  промежуточных  теплоносителей  силовой  установки  (САРТ)  остались  прежними  —  не  регулируемый  электрический  с  релейной  САРТ.

Система  САРТ  релейного  типа  характеризуется  тем,  что  температура  промежуточных  теплоносителей  регулируется  путем  открытия  и  закрытия  боковых  жалюзи,  включением  и  отключением  мотор-вентиляторов  (МВ)  с  одновременным  открытием  и  закрытием  верхних  жалюзи.  Управление  осуществляется  с  помощью  датчиков  реле  температуры.  С  увеличением  количества  ступеней  регулирования  температуры  теплоносителей,  неизбежно  растет  суммарный  интервал  регулирования 

В  настоящее  время  температура  промежуточных  теплоносителей  регулируется  четырьмя  МВ  холодильной  камеры  с  асинхронными  электродвигателями  (АЭД)  с  короткозамкнутыми  роторами  и  статорными  обмотками,  выполненными  по  схеме  «звезда».  Они  питаются  трехфазным  переменным  током  непосредственно  от  тягового  генератора.  Недостаток  в  данной  схеме  электрического  привода  МВ  холодильной  камеры  очевиден,  производительность  МВ  холодильной  камеры  при  заданном  режиме  работы  силовой  установки  постоянна.  Включение  и  отключение  МВ  холодильной  камеры  отражается  на  тяговых  свойствах  тепловоза.  Так  же  нельзя  обеспечить  оптимальный  режим  работы  АЭД  МВ.  Оптимальный  режим  работы  АЭД  обеспечивается  при  выполнении  условия  ,  т.  е.  при  изменении  напряжения  U  необходимо  менять  частоту  f  таким  образом,  что  бы  отношение  этих  величин  поддерживалось  постоянным.  Невыполнение  этого  условия  приводит  к  снижению  КПД,  надежности,  ухудшению  разгонных  характеристик,  увеличению  габаритов  и  массы  АЭД.

Альтернативой  релейной  САРТ  является  САРТ  с  плавным  изменением  частоты  вращения  МВ.  Для  регулирования  частоты  вращения  МВ  холодильной  камеры  необходимо  применить  статический  преобразователь  собственных  нужд  (СПСН)  тепловоза  [2].  Таким  образом,  включение  и  отключение  МВ  холодильной  камеры  будет  меньше  отражаться  на  тяговых  характеристиках  тепловоза,  а  сама  схема  электрического  привода  МВ  холодильной  камеры  станет  регулируемой  с  более  плавным  изменением  производительности  МВ.  И,  следовательно,  темп  изменения  температуры  промежуточных  теплоносителей  станет  более  плавным  без  их  переохлаждения.

Из  формулы  для  определения  частоты  вращения  ротора  АЭД  [2]

  (1)

следует,  что  изменить  частоту  вращения  ротора  можно  путем  изменения  одной  из  трех  величин:  частоты  напряжения  питания  f,  скольжения  ротора  s,  или  числа  пар  полюсов  р.  Регулировка  скорости  изменением  частоты  напряжения  питания  основана  на  изменении  частоты  вращения  поля  статора  и  в  этом  случае  регулирование  получается  плавным  в  достаточно  широких  пределах.  Однако  для  изменения  частоты  f  необходимо  иметь  преобразователь  частоты.

Частотное  управление  АЭД  осуществляется  одновременным  изменением  ряда  параметров  питающей  сети.  Для  обеспечения  экономичного  регулирования  текущие  значения  напряжения  (U₁),  частоты  f,  и  вращающего  момента  М₁  должны  находиться  в  следующем  соотношении  с  номинальными  значениями  U_ном,  f_ном  и  M_ном:

  (2)

При  этом  обеспечиваются  заданные  значения  перегрузочной  способности  АЭД,  КПД  и  коэффициента  мощности.  При  М₁  =  М_ном  регулирование  U  осуществляется  в  соответствии  с  зависимостью  U₁=k₁f,  т.  к.

  (3)

  (4)

При  постоянной  мощности  АЭД  регулирование  осуществляется  в  соответствии  с  зависимостью  ,  где  k₁  и  k₂  —  конструктивные  коэффициенты.  Поэтому  р  =  М₁  f  =  М_ном  f_ном  =  сonst,  то  М_ном/М₁  =  f  /  f_ном  и  .  Одним  из  условий  выполнения  данного  типа  регулирования  АЭД  является  наличие  статистического  преобразователя.

В  данной  работе  предлагается  для  обеспечения  питания  и  управления  АЭД  МВ  холодильной  камеры  использовать  СПСН  на  IGBT  –  модулях  типа  ПЧ-ТТП-125-380-100-2-У3.  Основные  данные  СПНС  предназначены  для  преобразования  переменного  трехфазного  тока  ТГС  в  трехфазное,  регулируемое  по  величине  и  частоте  переменное  напряжение.  Преобразователь  имеет  простую  конструкцию,  удобен  и  надежен  в  эксплуатации.  Электрическая  схема  преобразователя  обеспечивает  ступенчатое  изменение  частоты  и  плавное  изменение  напряжения  питающего  АЭД  МВ.  Преобразователь  комплектуется  модулями  МТТ-250-12.  В  схеме  питания  АЭД  МВ  холодильной  камеры  тепловоза  2ТЭ116  будут  применяться  четыре  однотипных  СПСН.  Использование  СПСН  позволит  исключить  проблемы  «прямого  пуска»  МВ,  обеспечить  их  плавный  пуск  и  реализовать  управляемые  режимы  работы  МВ  холодильной  камеры  в  соответствии  с  температурами  промежуточных  теплоносителей.  Получая  заданные  по  последовательному  каналу  связи  от  датчиков  температуры  в  автоматическом  режиме,  СПСН  обеспечивает  регулирование  частоты  вращения  АЭД  для  поддержания  заданного  уровня  рабочей  температуры  теплоносителя.  Использование  регулируемого  привода  МВ  холодильной  камеры  с  применением  в  схеме  тепловоза  СПСН  позволяет  за  счет  снижения  затрачиваемой  мощности  на  эти  нужды  реализовать  высокий  коэффициент  полезного  использования  мощности.

Таким  образом,  можно  сделать  следующие  выводы:

1.  замена  существующей  схемы  электрического  привода  МВ  холодильной  камеры  и  САРТ  релейного  типа  на  плавный  регулируемый  аналог  позволит  существенно  снизить  эксплуатационные  затраты.

2.  окупить  предложенное  нововведение  возможно  в  течение  двух  лет. 

Список  литературы:

1.Васильев  А.В.,  Бахрачева  Ю.С.,  Каборе  У.  Профилирование  высокоэффективных  кулачков  газораспределения  двигателей  внутреннего  сгорания  //  Вестник  Волгоградского  государственного  университета.  Серия  10:  Инновационная  деятельность.  —  2013.  —  №  2  —  С.  96—102.

2.Вилькевич  Б.И.  Автоматическое  управление  электрической  передачей  и  электрические  схемы  тепловозов.  М.  Транспорт.  1987.  —  272  с.

3.Дьяконов  М.Ю.,  Зайцев  В.В.,  Бахрачева  Ю.С.  Оптимизация  режимов  работы  тепловозных  дизель-генераторов  //Современные  проблемы  транспортного  комплекса  России.  —  2013.  —  №  4  (4).  —  С.  193—196.

4.Электрические  машины  и  преобразователи  подвижного  состава:  Учебник  для  студ.  учреждений  сред.  проф.  образования  /  А.В.  Грищенко,  В.В.  Стрекопытов.  М.:  Издательский  центр  «Академия»,  2005.  —  320  с.

5.Vasilyev  A.V.,  Bakchracheva  J.S.,  Kabore  О.,  Zelenskij  Ju.O.  Valve  cam  design  using  numerical  step-by-step  method  //  Вестник  Волгоградского  государственного  университета.  Серия  10:  Инновационная  деятельность.  —  2014.  —  №  1  (10)  —  С.  26—32.