Реферат

Дана магістерська робота присвячена темі розробки електричного тягового асинхронного двигуна для електровоза високошвидкісного руху ширини колії 1520 мм. Робота включає 114 сторінок машинописного тексту (в тому числі 7 сторінок для презентації), які містять: аналітичний огляд вимогTSIдо сучасного тягового рухомого складу високошвидкісного руху; аналіз параметрів сучасних електровозів та параметрів тягових електродвигунів; методику розрахунку тягових електродвигунів; електромагінтний розрахунок тягового асинхронного електродвигуна; характеристики спроектованого тягового асинхронного електродвигуна; економічне обгрунтування введення в Україні високошвидкісного руху; висновки по роботі; додатки (презентація роботи).

Перший розділ роботи включає в себе аналіз керівних документів Європейського Союзу на високошвидкісний залізничний транспорт, вимоги до такого рухомого складу та загальні принципи його роботи.

В другому розділі роботи наведений аналіз сучасної техніки високошвидкісного залізничного руху таких із зосередженою тягою таких країн як Франція, Німеччина, Іспанія, Італія, а також розглянутий досвід України в ції галузі.

В методиці розрахунку наведена теоретична викладка порядку та суті розрахунку тягового асинхронного двигуна без неведення числових розрахувань. Власне електромагнітний розрахунок з числовими даним наведено в четвертому розділі роботи, а в п’ятому – характеристики розрахованого двигуна.

Також присутня викладка розрахнку економічності введення в експлуатацію високошвидкісного руху в Україні. У висновках підсумовані проблеми вищевказаних ідей та персективи їх вирішення.

ЗМІСТ

Реферат. 3

Вступ. 6

1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ВИМОГ TSI ДО ПАРАМЕТРІВ ТЯГОВОГО РУХОМОГО СКЛАДУ.. 9

2 АНАЛІЗ ПАРАМЕТРІВ СУЧАСНИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ ПОДВІЙНОГО ЖИВЛЕННЯ ТА ПАРАМЕТРІВ ТЯГОВИХ ДВИГУНІВ.. 19

2.1 Франція. 19

2.2 Німеччина. 24

2.3 Італія 29

2.4 Іспанія. 31

2.5 Україна. 33

3 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННИХ ТЯГОВИХ ДВИГУНІВ.. 34

3.1 Визначення головних розмірів двигуна. 36

3.2 Розрахунок активного шару статора. 39

3.3 Розрахунок активного шару ротора. 42

3.4 Розрахунок частоти струму ротора. 44

3.5 Розрахунок магнітного кола. 46

3.6 Розрахунок втрат. 52

3.7 Уточнення розрахунків. 54

4 ПРОЕКТУВАННЯ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГУНА.. 56

4.1 Визначення параметрів необхідних для електромагнітного розрахунку. 56

4.2 Розрахунок активного шару статора. 60

4.3 Розрахунок активного шару ротора. 68

4.4 Розрахунок електромагнітного кола. 72

4.5 Розрахунок індуктивних опорів. 77

4.6 Розрахунок втрат та коефіцієнту корисної дії (ККД) 81

4.7 Тепловий розрахунок обмотки статора. 82

5 РОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГУНА.. 85

5.1 Умови оптимального регулювання на проміжних позиціях. 86

5.2 Порядок розрахунку характеристик. 88

5.3 Власне розрахунок характеристик. 90

6 ВИЗНАЧАННя ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ВВОДУ В ЕКСПЛУАТАЦІЮ ШВИДКІСНОГО ЕЛЕКТРОВОЗА ПОДВІЙНОГО ЖИВЛЕННЯ.. 97

Висновки. 107

Список джерел. 108

Додаток А Назва додатка. 109

Вступ

В XXI столітті у світі складаються тенденції до суттєвого підвищення швидкостей переміщення. Головно це стосується залізничного транспорту. Залізниця має намір на сьогодні виграти конкуренцію із авіаційним та автомобільним транспортом на дальності подорожі до 2000 км у звичайному русі, та до 1000 км – у високошвидкісному. У країнах, де розвинута мережа високошвидкісних лінії між найбільшими містами країниі наявний відповідний рухомий склад, складаються усі передумови для успішної такої конкуренції. Сприяє цьому перш за все те, що до вказаної відстані вартість перельоту авіатранспортом в переважній кількості випадків перевищує відповідну вартість проїзду залізничний транспортом (у звичайному та високошвидкісному русі відповідно).Крім того, існують також додаткові фактори, що впливають на вибір споживача на користь залізничного транспорту. При авіаційній подорожі виникає необхідність реєстрації на рейс, пакування багажу, проходження передпольотногобезпекового контролю, а отже це впливає на те, що пасажир повинен з’явитися до аеропорту раніше на 1-2 години за час відправлення літака. Такі самі процедури необхідно пройти і в по прильоту в місце призначення. А враховуючи те, що аеропорти розташовуються переважно далеко за містом (що впливає також і на вартість подорожі), то час подорожі «від дверей до дверей» поїздом на вказані вище відстані буде таким самим як і літаком при навіть більшому рівні комфорту (відсутні вище зазначені формальні процедури – на вокзал, що знаходиться в центрі міста, можна просто прийти, сісти в поїзд і поїхати).

Про порівняння залізниці з автомобільним транспортом слід сказати, що виграш у ціні можливий лише при подорожі на приватному авто компанії людей або автобусом. Але даний вид подорожі не тільки більш некомфортний, але й безумовно триваліший, не кажучи вже про більшу небезпечність самого по собі автотранспорту.

Усі вказані вище фактори вказують на перспективність питання високошвидкісного пасажирського руху на залізничному транспорті, а отже на необхідність розробки колії для високошвидкісного руху, контактної мережі, пристроїв автоматики та рухомого складу. Дана магістерська робота присвячена питанню розробки тягового двигуна для такого рухомого складу.

На залізницях України історично скалилися дві системи живлення ЕРС на електрифікованих ділянках – змінним струмом 25 кВ частотою 50 Гц та постійним струмом 3 кВ. Оскільки в Україні високошвидкісного руху не існує, але присутні усі передумови його виникнення (наявність міст з великою кількістю населення, достатній рівень соціального розвитку цих міст, необхідність збільшення мобільності людей задля інтенсифікації їх розвитку як ділових центрів), важливо вказати на основні характеристики високошвидкісного рухомого складу, що працювати на потреби такого руху. Виходячи із того, що як було вказано, в Україні не одна система живлення, він має бути двосистемним.

Існують дві концепції високошвидкісного поїзда – поїзд локомотивної тяги та моторвагонний рухомий склад. Кожен з них має свої переваги та недоліки. МВРС в загальному випадку має кращі тягові властивості (розподілена тяга покращує розгінно-гальмівні властивості), однак за великим рахунком в ньому майже неможливо оперативно змінювати составність (з комерційних причин регулювати кількість вагонів у поїзді, вичепляти несправні вагони на проміжних станціях). При експлуатації поїзда з локомотивною тягою тягове зусилля зосереджене на одній одиниці рухомого складу. Усе обладнання знаходиться в одному ізольованому від зовнішнього середовища корпусі, що, як показує практика, в більшості випадків краще, ніж у підвагонних ящиках (оскільки до обладнання в машинному відділенні складніше потрапити опадам). Хоча така компоновка і збільшує вагу локомотива, але все ж у випадку локомотивної тяги стає можливою гнучка заміна вагонів у поїзді. До рухомого складу локомотивної тяги можна формально також віднести і МВРС із зосередженою тягою, оскільки два головні вагони поїзда складають фактично локомотив. Оскільки пасажиропотік на гіпотетичній високошвидкісній залізниці в Україні між крупнимим містами буде нерівномірний на протязі доби і ї ймовірність регулювання кількості вагонів у поїздах, то можна вказати, що присутні передумови відкриття такого руху на локомотивній тязі.

Як показує практика зарубіжного досвіду, високошвидкісний поїзд складається з кількості вагонів від 6 до 10, дуже рідко – 12. Таке характерно і для нашої держави на прикладі існуючого нині пришвидшеного руху. Але оскільки такий РС досягатиме швидкості у 200 км/год, потрібна досить велика потужність локомотива, двигуни якого повинні сумарно видавати потужність значення не меншу, ніж сьогоденні невисокошвидкісні двосекційні локомотиви, які розраховані на кількість вагонів, що перевищує 18. Тобто потужність такого локомотива має складати не менше 6000 кВт. При цьому має інтерес реалізація такого заходу меншою кількості двигунів (а отже за меншою кількістю візків при досить потужній тяговій передачі і за однієї секції). Доцільно спроектувати односекційний високошвидкісний локомотив на 4 або 6 двигунів потужністю кожного по 1600 кВт (тобто на вихідну потужність локомотива 6400 кВт або 9600 кВт відповідно).Однак вважаючи, що такий поїзд може бути спроектований як МВРС із зосередженою тягою, дана магістерьска робота присвячена розробці тягового двигуна для саме високошвидкісного двосекційного локомотива.

За таких великих потужностей і швидкостей, а до того ж задля зменшення ваги обертової маси двигуна, що двічі актуально при високошвидкісному русі, доцільно використовувати саме не колекторний, а асинхронний двигун, незважаючи на складність тягового перетворювача під нього. Задля ще більшого зменшення маси двигуна варто його проектувати не з фазним, а з короткозамкненим ротором. Оскільки в асинхронного двигуна «хворим місцем» є питання зрушення з місця (при швидкості рівній нулю рівне нулю і ковзання, а отже і момент), то доцільно використовувати подвійну білячу клітку. Найкраще використовувати не глибокопазний ротор, що складніший за компоновкою, а саме подвійну білячу клітку.

При швидкостях руху до 200 км/год колова швидкість такого двигуна має бути не меншою за 2200 с^-1.