Применение электровозов с четырехквадрантным преобразователем на железных дорогах Узбекистана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Раджибаев, Давран Октамбаевич

• Раджибаев, Давран Октамбаевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Раджибаев, Давран Октамбаевич

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ

УЗБЕКИСТАНА

1.1 Общая характеристика железных дорог Узбекистана

1.2 Электроподвижной состав республики Узбекистан

1.2.1 Грузопассажирский электровоз «Узбекистон - UTY-1»

1.2.2 Пассажирский электровоз «Узбекистон-1ЛГУ-2»

1.2.3 Электропоезд Talgo 250

1.2.4 Локомотивное депо "Узбекистон". 29 Выводы к главе 1

Глава 2. ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

2.1 История появления и развития преобразователя

2.2 Тяговый преобразователь с 4q-S

2.3 Регулирование коэффициента мощности

2.4 Моделирование цепи питания тягового двигателя

2.4.1 программная среда MatLab

2.4.2 Моделирование преобразователя. 51 Выводы к главе 2

ГлаваЗ. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

3.1. Спрямление профиля Тукимачи-Ангрен. 5

3.2. Определение расчетной массы состава

3.3. Проверка массы состава по условиям трогания с места

3.4. Проверка массы состава по длине приемоотправочных путей

3.5. Определение допустимых скоростей движения по элементам профиля

3.6. Тяговые расчеты для перегона Ту кумачи-Ангрен

3.7. Определение удельного расхода электроэнергии. 71 Выводы к главе 3. 74 Выводы по диссертации. 75 Приложение. 77 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение электровозов с четырехквадрантным преобразователем на железных дорогах Узбекистана»

ВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день Узбекистан является связующим звеном между Востоком и Западом, поэтому строительство новых транспортных коммуникаций (в частности, железнодорожных) в республике весьма актуально.

Республика Узбекистан, одно из пяти государств Центральной Азии, расположена большей своей частью в Туранской низменности. На северо-востоке и юге республики раскинулись отроги Тян-Шаня и Гиссаро-Алая. Население республики - около 25 миллионов человек, площадь 447,4 тысячи кв.км. Столица - Ташкент.

Сегодняшний Узбекистан - это государство, идущее по пути рыночных преобразований, имеющее развитое сельское хозяйство и мощный промышленный потенциал. Наряду с основной сельскохозяйственной культурой - хлопком, производство которого превышает ежегодно 4 миллиона тонн, - республика получает богатые урожаи зерновых, бахчевых культур, овощей, фруктов, лечебных трав. Приоритетные направления развития промышленности - это металлургическая, химическая, машиностроительная, нефтегазовая, авиационная, электротехническая, радиоэлектронная, хлопкоочистительная и автомобилестроительная [26].

За прошедший период проложены новые железнодорожные линии, протяженность которых тысячи километров, налажено движение скорых поездов «И^бШи», «8Ьагц» и по маршрутам Ташкент-Самарканд,

Ташкент-Бухара, Ташке нт-Карши. Ташкентский центральный железнодорожный вокзал и вокзалы других городов реконструированы и отремонтированы, построены новые вокзалы. В поездах международного и местных направлений предоставляется качественный сервис.

Одной и приоритетных задач стало обновление парка локомотивов и организации высокоскоростного движения. Одним из первых шагов стало заключение контракта с CSR Zhuzhou Electric Locomotive СО., LTD (ZELC) (Чуджоуский электровозостроительный завод) на поставку 12 электровозов серии «Узбекистан - UTY-1» в 2003 году. Затем после успешного эксплуатирования электровозов первой серии, был заключен новый контракт на поставку электровозов серии «Узбекистон-ШТ-2».

Реализация нового проекта по высокоскоростному движению началась в соответствии с договоренностью, достигнутой в ходе визита Президента Ислама Каримова в Испанию в 2009 году. В рамках исполнения этих договоренностей между ГАЖК «Узбекистан темир йуллари» и испанской компанией «Patentes Talgo S.L.» был подписан Меморандум о взаимном сотрудничестве и достигнуто соглашение о закупке в Испании высокоскоростных пассажирских электропоездов Talgo 250[26].

Для обеспечения высокоскоростного движения была сделана реконструкция нового скоростного участка Ташкент - Самарканд.

Объединяет все типы нового подвижного состава использование асинхронных тяговых двигателей. Преимуществ у такого тягового двигателя много, но регулирование имеет ряд особенностей, один из которых - сложная система управления и преобразователи на современных полупроводниковых элементах. Поэтому изучение и разработка способов регулирования тяговых двигателей становится актуальной задачей.

Цель работы: проанализировать эффективность применения электровозов с четырехквадрантным преобразователем на железных дорогах Узбекистана.

Для достижения поставленной задачи необходимо решить следующие задачи:

-разработать модель цепи четырехквадрантного преобразователя.

-выполнить анализ тягово-энергетических характеристик на новом участке с крутыми подъемами и спусками для электровозов "Узбекистан -ШТ-1", "Узбекистан - ШТ-2" с высоким коэффициентом мощности, а также с электровозом ВЛбОк с грузовым и пассажирским составом.

-дать предложения по выбору электровоза в этих условиях.

ОБЪЕКТ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом диссертационного исследования являются электровозы серий «Узбекистан - ШТ-1», «Узбекистон-ШТ-2» с асинхронными тяговыми двигателями.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Предметом исследования является система управления

четырехквадрантным преобразователем с регулируемым коэффициентом мощности.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Моделирование с программной среде МаЙЬаЬ, и тяговые расчеты на программном продукте КОРТЭС.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

. Оценка влияния особенностей четырехквадрантного преобразователя на тягово-энергетические показатели электровозов серии "Узбекистон-ШТ-1 "Узбекистон-ШТ- 2.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

1 .Даны оценки энергетических показателей при использовании на участке Тукимачи - Ангрен электровозов с 4преобразователем.

2. Разработаны рекомендации по применению грузопассажирского электровоза "Узбекистан - ШТ-Г для осуществления как пассажирских так и грузовых перевозок на рассмотренном участке.

ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

подтверждается сравнением результатов расчета расхода энергии с данными опытной эксплуатации на участке Тукимачи -Ангрен.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

В течении всего периода этапы и результаты работы диссертационной работы докладывались: на неделе науки, заседаниях кафедры «Электрическая тяга», конференция «Современные технологии транспорта». ПГУПС, 2009 год.

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы, из них две в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.22.07- подвижной состав железных дорог, тяга поездов, электрификация.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литературы из 29 наименований, заключения и приложений. Работа содержит 101 страницы основного текста, 39 рисунков, 15 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Раджибаев, Давран Октамбаевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ.

1. Для повышения эффективности электроподвижного состава целесообразно использовать новые решения по системам управления электроподвижного состава, разработанные фирмой Siemens, использующие асинхронные тяговые двигатели, преобразователи на тиристорах GTO и транзисторах IGBT, в частности 4q-S преобразователи. В связи с этим на основе тендера было принято решение заказать электровозы на китайском электровозостроительном заводе (город Чуджоу) по проекту фирмы Siemens.

2. Преобразователь 4q-S позволяет использовать рекуперативное торможение. В данной работе наряду с регулированием частоты и напряжения на асинхронном тяговом двигателе, исследовано регулирование коэффициента мощности нового электровоза. Исследуя преобразователь 4q-S, были учтены разработки, выполненные в МИИТе д.т.н. Литовченко В. В.

3. Результаты тягового расчета показали, что за счет рекуперативного торможения на крутых спусках горных участков закупленные электровозы могут обеспечить снижение расхода электроэнергии грузовыми поездами на 5060 %. Этому способствует то, что грузовые поезда с массой 2268 т. на этом участке идут на спуск, а на подъем идут составы с массой 2188 т. По данным железной дороги Узбекистана, в 2010 г. на данном участке перевозились составы массой 1800-2000 т. в обоих направлениях. Расчетные данные расхода электроэнергии расходятся с данными дороги о расходе на этом участке на 9-15%.

4. Применение пассажирского электровоза не дает заметного снижения времени хода и расхода энергии. Поэтому для данного конкретного участка целесообразно применять грузопассажирский электровоз для всех видов перевозок, что позволит упростить организацию эксплуатации электровозов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Раджибаев, Давран Октамбаевич, 2011 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Системы управления электрическим подвижным составом : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / А. В. Плакс. - М. : Маршрут, 2005. - 357 с. ISBN 5-89035-303-9.

2. 4q-S - четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока / В. В. Литовченко // Известия вузов. Электромеханика. - 2000. - №3. с. 64-73.

3. www.siemens.com/ts - электронный ресурс.

4. Matlab & Simulink Проектирование мехатронных систем на ПК / Герман-Галкин С. Г. 2008 г.

5.SimPowerSystem. User's guide. Version 7.9. The Math Works 2009.

6. Control system toolbox, Mat Lab 5 для студентов. Медведев В. С., Потемкин В. Г., М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999г.

7. Мироновский Л. А. Петрова К. Ю. М64 Введение в MATLAB: Учеб. пособие; ГУАП. - СПб., 2006. - 164 с: ил. ISBN 5-8088-0176-1.

8.Розенфельд В. Е., Исаев И. П., Сидоров H. Н. Теория электрической тяги: Учебник для вузов ж. -д. трансп. -2-е изд., перераб. И доп.- М.: транспорт, 1983 -323 с.

9.Ануфриев И. Е. Самоучитель MATLAB 5.3/б.х. - СП.: БХВ-Петербург,

2002. - 736 с.

10.Simulink. Model-Based and System-Based Design. Version 5. The Math-Works.

2003.

11.Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 286 с.

12. Matlab. Language of Technical Computing. Version 6. The Math Works. 2002.

13. Интернет ресурс: http://matlab.exponenta.ru/simpower/bookl/0 1 .php

14. Кулинич Ю. М. , Устройство для компенсации реактивной мощности , патент №2383984, С1.

15. Плакс А.В., Раджибаев Д.О. «Электровоз «Узбекистан», Журнал «Известия Петербургского Университета Путей Сообщения», 2009 год, выпуск 3, ПГУПС.

16. Плакс А.В., Раджибаев Д.О., Турсунов Х.М., Электровоз серии «O'zbekiston», Вестник «ВЭЛНИИ», №1(61), Новочеркасск 2011, с. 114-127.

17. Плакс А.В., Раджибаев Д.О., Турсунов Х.М., Новый пассажирский электровоз серии «O'Z-Y», Журнал «Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока», №1 2011 год.

18. Компьютерная модель четырехквадрантного преобразователя для ЭПС, Киреев А.В., А. В. Лебедев, А.Н. Гудков, Вестник «ВЭЛНИИ», том 53., Новочеркасск 2009. с. 185-198.

19. Компьютерная модель для исследования параллельной работы двух 4q-S преобразователей на общую нагрузку, А.Н. Гудков, Р.Г. Гончаров, Е.Ю. Парнюк., том 55, Новочеркасск 2009. с. 29-36.

20. "Modeling Waveform Distortion Produced by High Speed AC rocomotive Converters", Rosario Carbone, Francesco De Rosa, Roberto Langella, Adolfo Sollazzo, Alfredo Testa. Bologna Power Tech Conference, July 2003.

21. R. Carbone, F. De Rosa, R. Fangella, A. Testa, "A New Approach to Model AC/DC/AC Conversion Systems," IEEE/PES Summer Meeting, July 2001, Vancouver, Canada.

22. Kosmas Zdrozis, " Mathematical Model of 4-Quadrant DC Electric Drive

with 6-Pulse Dual Converter", American Journal of Applied Sciences 2 (5): 10251027, 2005, ISSN 1546-9239.

23. Герман-Галкин С. Г., Кар донов Г. А., Электрические машины: Лабораторные работы на ПК, СПб.: - КОРОНА принт, 2003, ISBN 5-7931-02035.

24. Гребнюк П. Т., Долганов А, И. Тяговые расчеты: Справочник. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

25. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник. - 10-е изд. - М.: Гардарики, 2000.

26. Интернет ресурс: http://www.uzrailway.uz/rus_p_2_p_3.html.

27. Высокоскоростное пассажирское движение (на железных дорогах). Под ред. Н.В.Колодяжного М., Транспорт, 1976, 416 с.

28.Л.В.Гуткин, Э.И.Смирнов Тяговые параметры пригородного электропоезда с импульсным регулированием. Вестник ВНИИЖТа №6 1973. с.7-10.

29. W.O. Martinson, Т Rahn. ICE Zug der Zukunft. Darmstadt, 1991, Auflage 2. S.192.