Энергетика и энергоэффективность

"Энергоэффективный тяговый асинхронный электротехнический комплекс двоосевых промышленных электровозов КТНЧ"

    1. Предлагается новая разработка энергоэффективного тягового электротехнического комплекса (ТЭТК) двоосевых электровозов: “IGBT-инвертор – тяговый асинхронный двигатель”

    2. Комплекс отличается от существующих и эксплуатируемых образцов контактно-резисторних систем с тяговыми двигателями постоянного тока экономной импульсной (плавной) системой управления частотой оборотов тяговых двигателей. В качестве последних разработаны асинхронные тяговые двигатели, которые имеют значительное преимущество перед двигателями постоянного тока в тяговых вариантах промышленных электровозов.
    3. Разработка позволяет экономить 40-50% электроэнергии при движении электровозов, уменьшить на 20-30% материальные затраты на обслуживание и ремонт, повысить сцепную массу электровоза и его производительность работы.
    4. На предприятиях горнометаллургического комплекса Украины с подземными видами работ эксплуатируется около 5 тысяч двоосевых электровозов. Проект предусматривает реконструкцию существующих образцов путем замены тягового электротехнического комплекса без изменения конструкции электровоза.

      То есть такой подход дает возможность проводить замену неэкономичных ТЭТК на новые даже в условиях предприятий, которые эксплуатируют такие типы электровозов (рудники, шахты, метрострой и т. п.).

      Экспериментальный образец ТЭТК , изготовленный ОАО “Электромашина”, прошел испытание на шахте “Родина” ОАО “Криворожский железорудный комбинат”.

    5. Тяговый электропривод состоит из комплекта силовых и вспомогательных устройств, которые имеют название КТНЧ (контроллер транзисторный частотный) и двух тяговых асинхронных электрических двигателей мощностью 50 кВт каждый (рис. 1).

Рисунок 1 – Тяговый электропривод для контактных электровозов:

1 – электровоз; 2 – микропроцессорный контролер; 3 – тяговый двигатель; 4 – силовой блок

КТНЧ (в дальнейшем именуемый "контроллер") предназначен для управления тяговым электроприводом на базе асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, и вспомогательным электрооборудованием рудничных контактных электровозов сцепной массой 10-14 тонн.

Контроллер обеспечивает:

    • плавный разгон электровоза с регулируемым ускорением;
    • регулирование скорости движения в тяговом режиме;
    • движение электровоза в режиме выбега;
    • динамическое торможение с регулируемым замедлением;
    • реверсирование направления движения электровоза;
    • ограничение тока двигателей;;
    • защиту системы в аварийных режимах;
    • измерение температуры составных частей контроллера и двигателей от датчиков установленных на них;
    • контроль скорости вращения двигателя от датчика установленного нам одном двигателе;
    • управление звуковым сигнализатором;
    • блокировку движения при отсутствии машиниста;
    • индикацию работоспособности системы;
    • бестоковое отключение линейного контактора при снижении питающего напряжения ниже минимального уровня и его бестоковое срабатывание при переключении режимов ход – тормоз;
    • питание цепей освещения и вспомогательных цепей управления электровозом стабилизированным напряжением постоянного тока;
    • коммутацию цепей освещения.

Технические характеристики КТНЧ

Параметры

Величина

Род тока источника питания

постоянный

Номинальное напряжение питания силовых цепей, В

250

Минимальное напряжение питания силовых цепей, В

180

Максимальное напряжение питания силовых цепей, В

325

Род тока нагрузки

Переменный, трехфазный

Тип нагрузки

Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели

Количество электродвигателей

2

Номинальная мощность одного тягового электродвигателя, кВт

50

Схема соединения обмоток электродвигателей

Звезда

Максимальное действующее значение первой гармоники фазного тока в течение 100с, А не более

400

Диапазон регулирования частоты вращения электродвигателей, не менее, А

1:15

К.П.Д. контроллера в часовом режиме, %

95

Стабилизированное напряжение питания вспомогательных цепей и цепей освещения постоянного тока, В

24+0,7

Мощность источника стабилизированного напряжения питания вспомогательных цепей и цепей освещения постоянного тока, Вт

300

    1. Первый этап (в 0,5 году – 12 тыс. €): теоретические исследования условий функционирования электровозов на конкретном предприятии.

Второй этап (1 год – 15 тыс. €): разработка экспериментального образца. Проведение испытаний в условиях предприятия.

Научный руководитель: Синчук О.Н., доктор технических наук, проф., заведующий кафедрой систем электропотребления и энергетического менеджмента КНУ имени Михаила Остроградского (05366-30050, seem@kdu.edu.ua).

Автор идеи: Синчук О.Н., доктор технических наук, проф., заведующий кафедрой систем электропотребления и энергетического менеджмента КНУ имени Михаила Остроградского (05366-30050, seem@kdu.edu.ua).

Ответственный исполнитель: Синчук О.Н., доктор технических наук, проф., заведующий кафедрой систем электропотребления и энергетического менеджмента КНУ имени Михаила Остроградского (05366-30050, seem@kdu.edu.ua).

Исполнители: Гузов Э.С., канд. техн. наук, доцент каф. электроснабжение и ресурсосбережения, Криворожский технический университет.

Синчук И.О., канд. техн. наук, доцент каф. электроснабжение и ресурсосбережения, Криворожский технический университет.

Шокарев Д.А., ст. преподаватель каф. систем электропотребления и энергетического менеджмента КНУ имени Михаила Остроградского.

Скапа Е.И., студент гр. ПА-10-1сп КНУ имени Михаила Остроградского.