CC BY
11
середовищ. Пояснено явища, як1 мають мюце у пневмотранспортном трубопровод1 при нетра-дицшних режимах руху аеросумшей. Показано, що хвильовий та порцшний рух аеросумшей у пневмотранспортном трубопровод! супровод-жуеться осцшляцшш процеси, що допомагають збереженню заданих режим1в руху. Останне доз-воляе розробити новггш техшчш ршення, щодо зниження енергоемносп транспортування.
Ключовi слова: невмотранспорт, аеро-сумш, трубопровод, коливальш процеси.
Development of new high-efficiency ener-
gysaving methods of pneumatic trans-portirovaniya of friable materials is based on the use of classic equalizations of mechanics of continuous environments. The phenomena, flowings in a pnevmotransportnom pipeline at peremesche-nii of aeromixtures at the untradi-tional modes of dvaizheniya, are explained. It is ro-tined that at wave and a la carte motion of aeromix-tures in a pnevmotransportnom pipeline there are os-cillyacionnye processes, cooperant the maintainance of the set modes. The last allows to set the row of new technical decisions, directed on the decline of power-hungryness of portage.
Keywords: pnevmotransport, aeromixture, pipeline, swaying processes.
УДК 629.424.1:621.319.4
ПРИЛЕПСЬКИЙ Ю. В., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ); ЧЕРНЯК Ю. В., к.т.н., доцент (ДонГЗТ); ГРИЦУК I. В., к.т.н., доцент (ДонГЗТ);
ЩИПАК С. В., начальник технiчного вщдшу (Ясинуватська дирекцiя перевезень ДП
«Донецька залiзниця»);
ДОРОШКО В. I., зав. лабораторieю (Дон1ЗТ);
ТАРАСЕНКО Ю. В., студентка (ДонГЗТ).
Визначення та зниження впливу збурюючих фактор1в на роботос-пром1жн1сть рекуперативноУ системи тепловозу з електричною передачею
Актуальн1сть
Ефектившсть використання рекупе-ративних систем зростае разом 1з тдви-щенням нер1вном1рносп руху по!зду при частих гальмуваннях та тягових режимах, або при змш1 напрямку руху. З вищеска-заного можливо зробити висновок, що на зал1зничному транспорт! найбшьший ефект вщ використання системи рекупе-раци електрично! енергп може бути отри-мано на маневрових тепловозах з елек-
тричною передачею, де спостер1гаеться найбшьша нер1вном1рнють руху.
Одним з найбшьш прийнятних накопичувач1в для потужних електричних рекуперативних систем е конденсатори надвелико! емносп, що вщр1зняються вщ акумулятор1в низьким внутр1шшм опором, значно бшьшим термшом роботи й некритичшстю до глибокого розряджання /1/. Разом з тим, для конденсатор1в харак-терним е те, що !х напруга змшюеться пропорцшно ступеню зарядженосп, а це
потребуе встановлення електронного пе-ретворювача електрично' енергл. Елек-тронний перетворювач, як i iншi елек-троннi схеми, чутний до впливу зовшшшх збурюючих факторiв, що потребуе додат-кових заходiв до 1'х зменшення або усу-нення.
Мета роботи
В данiй робот дослiджували вплив зовнiшнiх факторiв (напруги живлення електронних блоюв та рiзких змiн напруги в електричнiй бортовш мереж1) на робо-тоспроможнiсть системи рекуперацп маневрового тепловозу з електричною передачею. Дослiдження проводили на мас-штабнiй фiзичнiй модел^ що створена на кафедрi «Рухомий склад залiзниць» Дон1ЗТ /2/.
Основний матер1ал
Фiзична модель рекуперативно' си-стеми складаеться з двох головних частин - мехашчно!' та електронно'. Мехашчна частина (рис.1) включае модель тягового електричного двигуна тепловозу та двигуна (генератора) постшного струму з паралельною обмоткою збудження, що iмiтуе зовшшне навантаження на тяговий двигун.
Вiсi обох електричних машин з'еднанi клиноремшною передачею з ре-гульованим натягом. Блок-схема електронно'1' частини фiзичноi моделi наведена на рис. 2. Напругу, струм, активний отр в ланцюгах рекуперативно'1 системи визна-чали цифровими приладами типу VC9805А. Для вимiрювання частоти за-стосовували цифровий прилад DT-930FD з наступними характеристиками: дiапазон вимiру частоти - 10 Гц...20 кГц; похибка -± 0,5 %. Для аналiзу форми сигналiв та вимiрювання 1'х характеристик використо-
вували аналоговий двоканальний осцило-
фiзичноi моделi рекуперативно'1 системи:
1 - шюв електромехашчного гальма; 2 - шкiв фiзичноi моделi тягового двигуна; 3 - шюв натяжного механiзму; 4 -важшь натяжного механiзму; 5 - спуско-вий важшь фшсатору; 6 - тяга фiксатору;
7 - фксатор; 8 - зубчастий упор фксато-ру
Для створення юкри був виготовле-ний iмiтатор юкрового контакту (рис. 3) з iзольованими та струмопровiдними промiжками.
1
Рис. 3. Статор iскрового контакту:
1 - струмопровщна шина; 2 - стру-мопровiднi промiжки; 3 - iзольованi промiжки
Рис. 2. Блок-схема електрично!' частини фiзичноi моделi рекуперативно!' системи:
1 - блок живлення; 2 - генераторний блок; 3 - 2 драйвери ЮВТ транзисторiв; 4 -
додатковий блок керування; 5 - блок керування зовшшшм навантаженням; 6 - силовий блок; 7 - фшьтр
Головними вимогами до генератор-но!' частини рекуперативно!' системи е стабiльнiсть частоти iмпульсiв, що гене-руються нею, та стабiльнiсть напруги цих iмпульсiв.
Напругу живлення ип змшювали вiд 30 В до 3,6 В з шагом приблизно 5 В, 1В та 0,1 В. Частоту коливань встановили на рiвнi 1166 Гц.
Результати випробувань наведеш на
рис.4. Як виходить з наведених даних, вплив напруги живлення генератора на частоту iмпульсiв практично вщсутнш в доволi широкому дiапазонi (7...30 В), а рiзниця в значеннях частоти знаходиться в межах похибки вимiрювання. В той же час, зниження напруги вщ 7 В викликае пщвищення частоти генерацп. При досяг-неннi напруги живлення 3,8 В, генеращя зникае.
Рис. 4. Вплив напруги живлення на частоту i ампштуду напруги iмпульсiв генераторного блоку
Для амплiтудного значення напруги iмпульсiв, зi зниженням напруги живлення, спостер^аеться пропорцiйне зниження цьо-го параметру. При зривi генерацii напруга дорiвнюе напрузi живлення. Таким чином, виходячи з наведених результатiв, напругу живлення генераторно'1' частини необхiдно
стабiлiзувати для постшносп амплiтудного значення iмпульсiв на виходi контролера. Найбiльш доцiльною е напруга живлення ип = 15 В вщ стабшзованого джерела електроживлення.
При визначенш впливу iскрового контакту на параметри рекуперативно'!' си-
стеми, послiдовно з ним в силову мережу включали активний отр для запоб^ання виникнення надвеликих струмiв у випадку зриву генераци та виходу з ладу коштов-них IGBT транзисторiв. Величину резистора Rx вибирали такою, щоб дiюча величина струму при максимальнш робочий напрузi ир.тах не перевищувала 80% вiд максимально допустимо! для силових транзи-сторiв, а максимальна величина напруги вщ джерела живлення в пiковому значенш не перевищувала допустимо! величини для цього типу транзисторiв. З характеристик транзисторiв, можливiсть перевантаження за струмом в iмпульсному режимi стано-вить приблизно 4/1. О^м цього, iмпульс-на складова, коли струм колектора може перевищити величину максимально при-пустимого значення для тривалого режиму, становить не бшьше 3% вщ загального термiну навантаження (рис. 5).
Рис. 5. Осцилограма змши напруги мiж колекторами IGBT транзисторiв на частотi 7047 Гц: Частота розгортки 5 кГц (тривашсть розгортки 20 мкс/дш); чутнiсть каналу вертикального вщхилення 50 В/дiл.
Залежнiсть тково! напруги, що ви-никае на колекторах при закриттi IGBT транзисторiв, вiд напруги живлення показана на рис.6. Як виходить з наведених результат, ця залежнiсть майже лшшна та при максимальнiй робочш напрузi не перевищуе припустимого значення в за-критому станi.
Рис. 6. Залежшсть пiкового значення напруги на колекторах ЮВТ транзисторiв вщ напруги живлення (без iскрового контакту)
Результати залежносп пiкового значення напруги на колекторах ЮВТ тран-зисторiв вiд напруги живлення та iмiтацГi iскрового контакту наданi на рис. 7. Збшьшення пiкового значення напруги на
колекторах у порiвняннi з аналопчними значеннями, що наведеш на рисунку 3.4 можна пояснити бшьш рiзкими змiнами наростання та зниження напруги при «ди-ринчанш» iскрового контакту.
Ii 20 21
lbii|iu j uikhiui«. l ж. к
Рис.7. Залежшсть шкового значення напруги на колекторах ЮВТ транзистор!в вщ напруги живлення (при iMiTa^i icKpoBoro контакту)
При декшькох циклах iмiтацii юкро-вого контакту при напрузi живлення 25 В вщбувся вихiд обох транзисторiв з ладу з однаковим «пробоем» ланцюга «затвор -колектор». Оскiльки при цьому тривалий струм та напруга на колекторах в закри-тому сташ не перевищувала припустимих меж, можливу причину виходу з ладу ЮВТ транзисторiв пов'язали з ефектом заклацування по причиш наявностi ем-ност Мiллера та тригерно! структури в бшолярнш частинi цього приладу. Для запоб^ання цьому явищу схему ввiмк-нення транзисторiв доповнили ланцюгами змши форми наростання iмпульсiв напруги на колекторах ЮВТ транзисторiв (рис. 8).
до трансформатору
&
о
ч ю
2
0 и а
1 а
(D
И
¡2 3
'в
Схема працюе наступним чином. В момент включення ЮВТ транзистора, сплески напруги, що формуються на його колекторi за рахунок шдуктивносп пер-винно! обмотки iмпульсного трансформатора, «гасяться» за рахунок емносп, що ввiмкнена послiдовно з дюдом i паралель-но ланцюгу «колектор - емiтер» IGBT транзистора. Шсля завершення часу дп реакцп проти - е.р.с. iндуктивного наван-таження, конденсатор розряджаеться через активний отр на ланцюг «колектор -ем^ер» IGBT транзистора.
З наведено! осцилограми (рис. 9) видно, що пiковi значення напруги сут-тево зменшенi за амплггудою у порiвняннi з процесами, що зображеш на рис. 5, а ко-ливальнi процеси мiнiмiзованi.
Рис.8. Змшена схема включення IGBT транзистора (пунктиром показаш елементи cпoвiльнення наростання напруги ланцюга «колектор - ем^ер»)
Рис. 9. Осцилограма напруги мiж колекторами IGBT транзистора i3 застосу-ванням лaнцюгiв затримки фронту наро-стання напруги
На рис.10 зображена залежшсть ткового значення напруги на колекторi IGBT транзистора (з ланцюгом затриман-ня фронту наростання) вщ напруги жив-лення при дп iскрового промiжку. З наве-дених даних виходить, що в порiвняннi з попереднiми даними (див. рис. 7), суттево зменшене амплiтудне значення напруги на колекторг Тривале випробування дп iскрового промiжку при напрузi живлення 30 В не вивело з ладу ЮВТ транзистори силово! частини рекуперативно! системи.
Висновки
1. Перевiрка впливу зовнiшнiх фак-торiв на роботоспроможнiсть генераторного блоку системи рекуперацп показала, що в iнтервалi напруг живлення 7...30 В частота iмпульсiв та !х шпаруватють за-
лишаються постiйними. Амплiтудне значення напруги iмпульсiв зростае прямо пропорцшно зростанню напруги живлен-ня генераторного блоку.
2. Для стабшзацп напруги iмпульсiв генераторного блоку, його живлення повинно здшснюватися вiд стабiлiзованого джерела напруги. Оптимальне значення стабшзовано! напруги повинно бути на рiвнi 15 В.
3. Для запоб^ання формуванню значних iмпульсiв напруги в силовiй ме-режi при закриттi IGBT транзисторiв та наявностi iскрового контакту в силовш мереж1, в схемi повинен бути ланцюг сповiльнення фронту зростання напруги мiж колектором i ем^ером (снабер). Це дае змогу запоб^и виходу з ладу цих коштовних транзисторiв.
10 15 20 25 50
Нипр.ми жпк 1ГННМ. ( ж, В
Рис.10. Залежшсть ткового значення напруги на колекторах 1ШЗТ транзистор! в ^з ланцюгом затримання фронту наростання напруги) вщ напруги живлення при iмiта-
цп iскрового контакту
Список лггератури.
1. Варакин А. И. Маневровый и универсальный локомотив с гибридной силовой установкой и накопителем энергии на базе электрохимических конденсаторов / А. И. Варакин, И. Н. Варакин, В.В. Менухов // Наука и техника транспорта,- 2007, № 2.
2. Черняк Ю. В. Физическая модель для изучения процессов рекуперации электрической энергии тепловоза ЧМЭ3Т / Ю. В. Черняк, Ю. В. Прилепский, А. Н.
Горобченко, Н. В. Володарец // Зб. науков. праць УкрДАЗТ № 108.- Харюв, 2009.- с. 69-74.
Анотацн:
Рекуперацш енерги е ефективним джерелом економп пального та значно зменшуе шюдлив1 викиди у навколишне середовище. В робот до-слщжували вплив змши напруги живлення генераторного блоку на стаб1льшсть частоти та амплггу-ди 1мпульс1в, визначали завадостшшсть рекуперативно! системи при наявносп в силовш мереж1
юкрового контакту. Дослщження проводили на фiзичнiй моделi рекуперативно! системи маневрового тепловозу з електричною передачею.
Рекуперация энергии является эффективным источником экономии топлива и значительно уменьшает вредные выбросы в окружающую среду. В работе исследовали влияние изменения напряжения питания генераторного блока на стабильность частоты и амплитуды импульсов, определяли помехоустойчивость рекуперативной системы при наличии в силовой сети искрового контакта. Исследования проводились на физической
модели рекуперативной системы маневрового тепловоза с электрической передачей.
Energy recovery is an efficient source of fuel economy and reduces harmful emissions into the environment. We investigated the effect of changing the supply voltage generating unit on the stability of frequency and amplitude of pulses measured noise immunity of regenerative systems in the presence of power line contact spark. The studies were conducted on a physical model of regenerative shunting locomotive with electric transmission.
УДК 621.44.3:678-462
ГРИЦУК I B., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ); АДРОВ Д.С., астрант (ДонНАБА); ПРИЛЕПСЬКИЙ Ю.В., к.т.н., доцент (ДонВТ); ДОРОШКО B.I., зав. лаборатор1ею (Дон1ЗТ);
ЩИПАК G.B. начальник техшчного вщдшу (Ясенуватська дирекщя перевезень ДП «Донецька зал1зниця»); СТРОКОВ М.М., студент (Дон1ЗТ).
Використання безпаливноУ енергетичноУ установки на 0CH0Bi багато-секцшного теплового акумулятору фазового переходу для nporpiBy ди-зель-поУзду Д1
Актуальн1сть
Експлуатащя тепловоз1в в зон1 низь-ких температур мае ютотш особливост1, як1 необх1дно враховувати при 1х обслуго-вуванн1 в по'1зднш робот1 i ремонт1. Досв1д експлуатаци тепловозiв в умовах низьких температур [1] показуе, що навт незна-чнi змши температури зовшшнього по-вiтря призводять до ютотних змiн пара-метрiв робочого процесу дизеля i па-ливно! економiчностi, а також збшьшують
величину динамiчних навантажень в деталях кривошипно-шатунового механiзму унаслiдок збшьшення перiоду затримки займання i змши швидкосп наростання тиску робочого тша в процесi згорання палива. Низька температура впливае не лише на перюд безпосереднього пуску, але i на подальшу роботу дизеля до досяг-нення нормального температурного режиму.
