Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza zjawisk elektromechanicznych w szynowym pojeździe trakcyjnym z uwzględnieniem zmian współczynnika przyczepności kół napędowych

Lewandowski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektryka

|

2009

|

z. 139

3--140

PL

Przedmiotem rozprawy jest modelowanie matematyczne i analiza zjawisk występujących w systemach elektromechanicznego przetwarzania energii pojazdów trakcyjnych, w szczególności zaś - opracowanie sposobu sterowania pojazdu trakcyjnego z silnikami asynchronicznymi, który zapewnia jazdę z wykorzystaniem maksymalnej wartości siły pociągowej. Podstacja trakcyjna, sieć trakcyjna, obwód główny pojazdu trakcyjnego z układem transmisji momentu elektromagnetycznego z silnika na koła napędowe oraz siły powstające na styku koła z szyną tworzą nieliniowy układ przetwarzania energii elektrycznej w mechaniczną w systemie zelektryfikowanego transportu. W opisanym w pracy systemie uwzględniono zmiany parametrów oraz zmiennych wejściowych i wyjściowych istotnych z punktu widzenia celów pracy. Zmiany parametrów spowodowane przemieszczaniem się pojazdu względem podstacji i warunkami współpracy koło-szyna mogą być przyczyną niestabilności systemu. Ograniczenie siły pociągowej rozwijanej przez szynowy pojazd trakcyjny wynika m.in. ze zdolności przesyłowej układu zasilania, mocy silnika oraz siły wytworzonej na styku koło-szyna, na której przebieg mają wpływ zmiany współczynnika przyczepności. W rozprawie przedstawiono opis chwilowej wartości prądu wejściowego falownika z wykorzystaniem m.in. funkcji Bessela pierwszego rodzaju. Istotne jest ograniczenie widma generowanego sygnału sterującego pracą zaworów falownika ze względu na zakres danych parametrów układu (np. silnika czy sieci trakcyjnej) w funkcji częstotliwości. Wymiarowanie systemu z uwzględnieniem wybranych harmonicznych jest zatem możliwe bez konieczności symulacji całego systemu. Postać analityczna prądu falownika pozwala na określenie częstotliwości występującej w widmie prądu sieci trakcyjnej i możliwości interakcji z częstotliwością, której źródłem jest podstacja trakcyjna. W pracy opisano także sposób wyznaczania wartości parametrów obwodu hamowania lokomotywy, w szczególności częstotliwości pracy przerywacza hamowania, i określania wpływu pulsacji napięcia wejściowego na przebieg wyjściowy falownika i pracę silnika. Redukcja drgań w mechanizmie transmisji momentu elektromagnetycznego z silnika na koła napędowe przyczynia się do wzrostu trwałości elementów mechanicznych, co w konsekwencji obniża koszty budowy i eksploatacji nowoczesnych pojazdów trakcyjnych. Opracowany przez autora układ sterowania optymalnego z filtrem Kalmana umożliwia redukcję czasu trwania oscylacji oraz jej amplitudy w mechanizmie przenoszenia momentu z silnika na koła napędowe, a także pozwala na wyznaczenie trudno dostępnych zmiennych stanu pojazdu trakcyjnego (np. momentu działającego bezpośrednio na koło napędowe). Dokonana przez autora analiza częstotliwościowa estymaty momentu w mechanizmie transmisji momentu na wybranych częstotliwościach umożliwia użycie reguły decyzyjnej, opartej na liniowej analizie dyskryminacyjnej Fishera (ang. linear discriminant analysis, LDA). Reguła ta pozwala na wyznaczenie czasu, w którym należy zmniejszyć moment napędowy silnika w celu powrotu kół napędowych w obszar dozwolonych wartości poślizgu. Opracowana przez autora metoda może stanowić podstawę do opracowania konstrukcji układów napędowych pojazdów o lepszych parametrach trakcyjno-ruchowych i zwiększenia wykorzystania mocy zainstalowanej w pojazdach trakcyjnych o dużej mocy i prędkości.

EN

The subject of this paper is mathematical modeling and analysis of phenomena that occur in an electromechanical system of traction vehicle energy conversion. In particular, the aim is to elaborate on the manner of controlling the traction vehicle with asynchronous motors which drive it using the maximum value of the tractive force. Traction substation, contact line, main circuit of the traction vehicle with the system of transmitting the electromagnetic torque from the motor to the drive wheels, as well as forces which occur at the contact point of the wheel with the rail form a nonlinear system converting electrical energy into mechanical one, in the system of electrified transport. In the system described by the author of this paper, the changes of parameters have been included, along with input and output variables, which are of high importance when considering the aims of the work. Changes in parameters resulting from the movement of the vehicle in relation to the substation and conditions of the wheel-rail co-operation might be the reason for system instability. Limitation of the tractive force displayed by the rail traction vehicle results from the transferring capacity of the supply system, motor power and force produced at the wheel-rail contact point, whose run is influenced by the changes of the adhesion coefficient. The paper presents a description of the temporary value of the inverter input current, using 1st type Bessel's function. It is essential to limit the spectrum of the generated signal, which controls the work of inverter's valves, because of the scale of the given parameters (e.g. motor, traction wire) in the function of frequency. Therefore, dimensioning the system with regard to selected harmonics is possible with no need for simulation of the whole system. An analytical form of the inverter's current allows to define the frequency which occurs in the spectrum of contact wire current and to interact with frequencies with the traction substation as a source. The author has also described the manner of defining the parameters of the locomotive braking circuit and the frequency of work of the braking disconnector and the influence of input voltage pulsation on the output run of the inverter as well as on the motor work. Reduction of vibrations in the mechanism of electromagnetic torque transmission from the motor to drive wheels is one of the factors which cause the increase of durability of mechanical elements and in consequence, decrease costs of construction and exploitation of modem traction vehicles. The elaborated optimum controlling system using Kalman's filter enables the reduction of duration time of oscillation as well as its amplitude in the mechanism of transporting the torque from the motor to the drive wheels, it also allows the calculation of difficult-to-obtain variables of the traction vehicle state (e.g. torque which directly affects the drive wheel). The frequency analysis, obtained by the author, of the estimate of the torque in the torque transmission mechanism on the given frequencies enables to use the resolution rule based on the Fisher's linear discriminant analysis (LDA). This rule enables to define the time in which the motor drive torque should be decreased in order to force the drive wheels to return to the permitted values of the slip. The methods elaborated by the author and presented in this paper might form the basis for creating the constructions of vehicles drive systems with more efficient movement-traction parameters and for increasing the use of power installed in the traction vehicles with high levels of speed and power.

2

Założenia i wyniki symulacji przebiegów ruchu oraz przebiegów parametrów elektromechanicznych pojazdu napędzanego silnikami indukcyjnymi

Kałuża A., Sikora A.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 173

17-25

PL

W artykule przedstawiono założenia dla algorytmu bazowego niezbędnego do opracowania programu symulującego przejazd nowego tramwaju po modernizowanej linii tramwajowej. Linia ta charakteryzuje się licznymi pochyleniami osiągającymi wartość do 6%. Jako krok obliczeniowy przyjęto odcinek drogi nie większy niż 2 metry, co pozwoliło przyjąć stałą wartość siły napędowej i oporów ruchu w danym kroku obliczeniowym. Obliczenia przejazdu poprzedziły obliczenia parametrów hamowania w celu jednoznacznego określenia wszczęcia procesu hamowania w wymaganym miejscu trasy.

EN

The paper presents the assumptions for the base algorithm, which is necessary to simulate a newly-designed tram car drive over a modernised track route. The route is characterised by numerous slopes up tp 6%. The calculations step is the section of the route not longer than 2m, therfore it may be assumed that the tractive effort and resistance to motion throughout the step are constant. The calculations have been preceded by computations of the braking effort. These have been carried out in order to determine unequivocally the braking instant in the given place along the route.

3

Wpływ wprowadzenia tramwajów napędzanych silnikami indukcyjnymi na wyrównywanie szczytowych obciążeń w podstacjach trakcyjnych

Czekański M., Kulesz B.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 173

27-37

PL

Celem badań było porównanie wpływu typu napędu tramwaju na obciążenie podstacji trakcyjnych. Analizowano obciążenie szczytowe i obciążenie średnie na danym odcinku zasilania. Przeprowadzono komputerową symulację pracy tramwajów na linii tramwajowej w centrum aglomeracji górnośląskiej. Analizę przeprowadzono dla dwóch przypadków: 1. napędu klasycznego z silnikami prądu stałego z rozruchem rezystorowym, 2. napędu z silnikami klatkowymi indukcyjnymi prądu przemiennego.

EN

The aim of the research was to compare the influence of the tram drive type on the traction substation loads. The peak power of the substation and the average power consumption in a given supply section were analyzed. The computer simulation of the trams riding on an existing tram line in the very centre of Silesian agglomeration was made in two different cases: 1. the trams equipped with the classical, d.c. traction motors with resistor starting, 2. the trams equipped with a.c. induction squirrel-cage motors.