Преимущества и недостатки асинхронной тяги в рельсовом транспорте

Перенос из темы «Электрички»
 
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
А расскажите мне вкратце про преимущества асинхронников вообще и для электричек в частности.
 
RU Серокой #16.03.2008 14:25
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Воют звуком выше. ;) Комфортней для пассажира, высокие частоты не так давят.

А вообще, кроме того, что это модно нынче, как я понимаю, основные преимущества:
1. Отсутствие коллекторных щёток! Основные уходы на ремонт (пусть он и занимает несколько часов) связан с заменой коллекторных щёток.
2. Экономия энергии. Просто экономия - свыше 10%. При рекуперации - до 40%. Как считали - не знаю, читал где-то.
3. Они легче, мало того, в тех же габаритах, что и коллекторные, имеют намного бОльшую мощность. В два-три раза.

Минус один, но яркий. ) Необходим сложный преобразователь для управления. Мало того, он программируемый, и для разного подвижного состава с одинаковым двигателем нужны разные "прошивки" именно для достижения наивысшего КПД. Можно использовать что-то среднее-универсальное, но тогда преимущества в КПД уходят на нет, кроме того, всякие особенные вещи типа исключения боксования колёс на скользких рельсах в дождь, тоже требуют отладки этой самой прошивки, и это уже серьёзнее, чем КПД, ибо легко может привести к аварии.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

MIKLE

старожил

мишка: в ссылках есть линк на архив журнала. или просто погугли асинхронники + css. там куча статей есть
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
RU Серокой #16.03.2008 16:54
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
А какого журнала? Вестник ВНИИЖТ?
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

MIKLE

старожил

дпугой вроде. но на одном хостинге.
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  

Mishka

модератор
★★☆
MIKLE> мишка: в ссылках есть линк на архив журнала. или просто погугли асинхронники + css. там куча статей есть
В Интересных ссылках не нашёл ни фига. Пошёл гуглить.
 
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
Тёзка, CSS — это coreless?
 
RU Dem_anywhere #17.03.2008 01:25
+
-
edit
 

Dem_anywhere

аксакал

Серокой> Минус один, но яркий. ) Необходим сложный преобразователь для управления. Мало того, он программируемый, и для разного подвижного состава с одинаковым двигателем нужны разные "прошивки" именно для достижения наивысшего КПД. Можно использовать что-то среднее-универсальное, но тогда преимущества в КПД уходят на нет, кроме того, всякие особенные вещи типа исключения боксования колёс на скользких рельсах в дождь, тоже требуют отладки этой самой прошивки, и это уже серьёзнее, чем КПД, ибо легко может привести к аварии.
Сам преобразователь-то не сложный - шесть ключей да чип с программой их переключения. А вот ключи, которые токи в сотню ампер при трёх киловольтах коммутировать могут - хайтек.
Ну и программа - малейшей ошибки достаточно, чтобы пожечь всё нафиг - там же фактически КЗ на землю сотню раз в секунду включается...
 
RU Серокой #17.03.2008 01:38
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Преобразователь прост в смысле схемы, но я ж и упирал на то, что основной вопрос - программа; и основные бабки за мотор - за программу же. Чего ж по Бутовской линии поначалу и номерные ходили - а вот. )

Ключи - IGBT, особого хайтека в таких мощностях не вижу. ) Обычные параметры для них... Понятно, что покупаются за рубежом, дык заказать хоть сейчас можно. )

Эквивалентная схемка генератора + мотора.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
Это сообщение редактировалось 17.03.2008 в 01:43
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
А теперь объясните как тут образуется КЗ на землю много раз в секунду.
 
RU Серокой #17.03.2008 10:20
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Я думаю, Dem имел в виду коммутацию плечей. Что можно зевнуть, и оставить открытым плечо так долго, что реактивное сопротивление катушки перестанет сказываться и будет фактически КЗ.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

MIKLE

старожил

Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
US Mishka #17.03.2008 23:55  @Серокой#17.03.2008 10:20
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
Серокой> Я думаю, Dem имел в виду коммутацию плечей. Что можно зевнуть, и оставить открытым плечо так долго, что реактивное сопротивление катушки перестанет сказываться и будет фактически КЗ.

Э, индуктивное?

Кстати, тут Миша выдал поисковую строку и что я вижу в первой же ссылке:


Возможность применения на тяговом подвижном составе непосредственного привода изучается давно. При таком приводе вследствие отсутствия редуктора тяговый двигатель должен иметь большой вращающий момент, компенсирующий отсутствие передаточного отношения, обеспечиваемого редуктором. Применение асинхронных машин для непосредственного привода из-за незначительной плотности мощности исключается. Использование синхронных двигателей с возбуждением постоянными магнитами стало возможным благодаря появлению таких магнитов, обладающих высокой плотностью энергии.

Двигатель этого типа с большим вращающим моментом можно вписать в монтажный объем, заключенный между колесами моторной оси. Непосредственный привод на базе синхронных двигателей с возбуждением постоянными магнитами значительно проще привода с асинхронным двигателем и тяговым редуктором. Кроме того, синхронный двигатель позволяет реализовать более высокий КПД.
 


Вот тебе батенька и Юрьев день.
 

MIKLE

старожил

а что не так? непосредственный==безредукторный. момент двидка ракен моменту на колёсах. жто-вобще говоря нетривиальная задача
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
Там же
Такой синхронный двигатель в случае применения в системе непосредственного привода должен иметь герметичное исполнение и водяное охлаждение. Его ротор в отличие от ротора асинхронного двигателя будет нагреваться незначительно вследствие относительно малых потерь энергии в нем, и поэтому собственная система охлаждения не потребуется.
 
 

Mishka

модератор
★★☆
MIKLE> а что не так? непосредственный==безредукторный. момент двидка ракен моменту на колёсах. жто-вобще говоря нетривиальная задача
Я, вообще-то, спрашивал про преимущества асинхронного движка. А выходит, что синхроник не так уж и плох. Отсутствие редуктора — повышение КПД. :)
 

MIKLE

старожил

да. только если ты прочитаешь внимательно. то поймёшь что непосредственный привод альтернатива лишь для грузовых локомотивов. пассажирским. всм и жлектричкам по любому прилдёися ездить с редукторами.

вопщем пролистай хотяб треть статей. там поговорим..
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
RU Серокой #18.03.2008 00:06  @Mishka#18.03.2008 00:03
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Mishka> Отсутствие редуктора — повышение КПД. :)

Хм, покажи мне электричку без редуктора! ;-)
А в метро что там призывно воет на самых что ни на есть синхронниках? Тоже редуктор! )

// Гоняю на симуляторе рижскую дизель-"электричку" ДР-1. И заодно поздравляю со 150-летием Рудольфа Дизеля! )
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
RU Серокой #18.03.2008 00:26  @MIKLE#18.03.2008 00:05
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
MIKLE> поймёшь что непосредственный привод альтернатива лишь для грузовых локомотивов.

Миш, ну как бы... На то и форум, чтоб рассказывать. Я вот процитированное тоже первый раз слышу. Я так думал, что двигателю выгодней работать на больших оборотах, потому как иначе всё всё равно теряется на резисторах. А что вдруг грузовым выгоднее прямой - так вообще первый раз слышу. Делись инфой! ) Мы тут все не профессионалы, что я, что Mishka, да и ты вроде как химик. ;)
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
Дам графики падения мощностей с ростом оборотов. На более низких моща больше — для обоих типов.
 
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
Ещё из первой статьи:
Если привод выполнен как непосредственный, наряду с редуктором исключаются и другие механические компоненты, например муфты с изнашивающимися элементами из эластомеров. Таким образом, упрощается обслуживание системы тягового привода и повышается его надежность. Кроме того, увеличивается монтажный объем для тягового двигателя, снижаются общие капитальные затраты на тяговый привод, а также эксплуатационные расходы и затраты жизненного цикла (LCC). Вместе с тем ввиду отсутствия редуктора исключаются потери масла, снижается уровень шума, а значит, уменьшается нагрузка на окружающую среду.
 


Но скорость ограничена: Максимальная допустимая скорость, км/ч 230


Рис. 1. Механические характеристики двигателей:
1 — синхронный двигатель с возбуждением постоянными магнитами; 2 — асинхронный двигатель

Пардон, это был график крутящего момента спадающий.
 
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
ЖДМ 08-2003: Перспективные электровозы для железных дорог России — вторая статья. Первые реальные преимущества. Таблица два там показывает, что моща у асинхронника поболее. Но не понятно, если это теоритически или потому, что конструкцию так сделали.
Каждый тяговый преобразователь питает два тяговых двигателя. Электровозы обеих серий имеют рекуперативное и реостатное торможение. При переходе из тягового режима в режим электрического торможения и при обратных переходах никаких переключений в силовой цепи не происходит. Асинхронные тяговые двигатели переводятся в генераторный режим за счет понижения частоты напряжения на статорной обмотке относительно синхронной, соответствующей фактической скорости движения, а инверторы переводятся в режим выпрямления.
 
 
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
Вестник ВНИИЖТ: Моделирование переходных режимов в асинхронном тяговом приводе локомотивов — третья статья даёт некоторые разъяснения по коротким замыканиям.
Использование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором вместо традиционных тяговых двигателей постоянного тока является одним из основных направлений развития современного локомотивостроения.
 

Динамические режимы в электрической части привода могут привести не только к значительным токовым перегрузкам элементов электрооборудования, но и к возникновению ударных усилий и поломкам механической передачи. Несмотря на наличие в преобразовательных установках, питающих АТД, нескольких видов защит, полностью исключить такие режимы не удается, поэтому с целью повышения надежности привода целесообразно исследовать динамику этих процессов на стадии проектирования.
 


Оказыается не только КЗ, но просто перегрузки по электричеству и по механике.

Вместе с тем остаются в силе ограничения в применении рекуперативного торможения, обусловленные тем, что напряжение, генерируемое тяговыми двигателями, по величине не может превышать напряжения контактной сети, а также предельного напряжения, выдерживаемого полупроводниковыми приборами в силовой цепи. Вследствие этого тормозное усилие в диапазоне высоких скоростей оказывается меньшим, чем в диапазоне средних и низких скоростей.
 


А тут опять минусы.


Далее там строится матмодель, в которой я не копенгаген.
 
Это сообщение редактировалось 18.03.2008 в 04:27
+
-
edit
 

Mishka

модератор
★★☆
404 Not Found — опять минусы ассинхроников.
Вместе с тем остаются в силе ограничения в применении рекуперативного торможения, обусловленные тем, что напряжение, генерируемое тяговыми двигателями, по величине не может превышать напряжения контактной сети, а также предельного напряжения, выдерживаемого полупроводниковыми приборами в силовой цепи. Вследствие этого тормозное усилие в диапазоне высоких скоростей оказывается меньшим, чем в диапазоне средних и низких скоростей. Поэтому в диапазоне высоких скоростей вынужденно приходится приводить в действие механический тормоз. Отсюда возникла проблема повышения эффективности рекуперативного торможения в диапазоне высоких скоростей, решение которой позволит уменьшить износ тормозных колодок и тем самым сократить трудоемкость работ по техническому обслуживанию подвижного состава.
 


Хотя похоже, что стали её решать.

Для выхода из положения предложен метод, сущность которого состоит во введении в силовую схему дополнительных резисторов между тяговыми двигателями и инверторами. Важно, что при этом не требуется увеличение расчетной мощности инвертора и проходящего по нему тока.
 


Правда, КПД рекуперации падает.

Рис. 6. Распределение энергии торможения со 130 до 80 км/ч

Рис. 7. Распределение энергии торможения со 130 км/ч до полной остановки
 
Это сообщение редактировалось 18.03.2008 в 04:38
RU Серокой #18.03.2008 12:12  @Mishka#18.03.2008 04:18
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
Mishka> 404 Not Found — третья статья даёт некоторые разъяснения по коротким замыканиям.

Погоди, Миш, это два разных коротких замыкания. )
Давай я ещё раз приведу эту картинку, что уже постил:


На левую часть с диодами не смотрим, это тепловозный трёхфазный генератор. Вместо него - электровозная контактная сеть 3 кВ.
Принцип работы асинхронного двигателя - в статоре создаётся бегущее магнитное поле переключением транзисторов VT1 - VT6 в различных сочетаниях.Это магнитное поле взаимодействует с ротором, эквивалентная схема которого приведена внизу, вот его-то обмотки (которых там нет как таковых, скорее кольца) и замкнуты между собой накоротко. Под действием поля в статоре в роторе наводится ЭДС индукции, возникает магнитное поле ротора, которое взаимодействует со статорным. Ротор начинает вращаться, но с угловой скоростью принципиально меньшей, чем скорость бегущего поля в статоре. Поэтому двигатель и называется асинхронным.
Что касается КЗ, если вдруг бегущее поле остановится по какой-то ошибке в управляющей программе, то реактивное сопротивление катушек исчезнет, останется только омическое, которое крайне мало. Пусть окажется открытым плечо из транзисторов VT1 и VT4, тогда фактически возникнет КЗ по цепочке положительный полюс генератора - транзистор VT1 - обмотка статора - обмотка статора - VT4 - отрицательный полюс генератора. Вот, где-то так.
Кстати, отсюда же и низкая эффективность аиснхронника на низких оборотах - при низких частотах поля в статоре опять же перестаёт сказываться реактивное сопротивление катушек и двигатель фактически работает с постоянным КЗ в конце каждого цикла.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru