Электрическая тяга. Электроустройства и электрооборудование транспорта с электроприводом в целом

Монография посвящена вопросам моделирования режимов систем тягового электроснабжения железных дорог постоянного тока с учетом несимметрии питающей сети на основе фазных координат. Разработанные алгоритмы моделирования систем и определения режимов, реализованные в программном комплексе Fazonord, позволяют рассчитывать режимы высших гармоник, генерируемых преобразователями тяговых подстанций, электромагнитные поля тяговых сетей и режимы плавки гололеда на проводах контактной сети постоянного тока.

Рассмотрен комплекс вопросов, связанных с экономией электрической энергии во всех элементах технологической цепочки городского электрического транспорта: от источника питания до подвижного состава.

Проблема, решению которой посвящено данное пособие, значима сразу для нескольких областей науки. Во-первых, такой сегмент рынка, как автомобильная промышленность, с каждым годом становится все более технологичным, а также все большую долю рынка занимает именно электрический транспорт. Во-вторых, развитие электрического транспорта имеет неоспоримое преимущество с точки зрения минимизации вредных выбросов в местах непосредственной эксплуатации таких транспортных комплексов. Цель работы ‒ разработка принципов и подходов к построению конструкции тяговой системы автономного безрельсового транспортного средства, позволяющих достичь высоких показателей энергоэффективности, а также методики синтеза системы управления автономным безрельсовым транспортным средством, обеспечивающей оптимизацию энергоэффективности применения системы бортового питания за счет рационального распределения потоков энергии в тяговой системе транспортного средства.

В учебном пособии изложены рекомендации по автоматизированному проектированию устройств электроснабжения железнодорожного, городского, трубопроводного транспорта и их инфраструктуры. Рассмотрены основы автоматизации процесса проектирования с применением современных технических и программных средств (систем автоматизированного проектирования), методики расчета токов нагрузки и токов короткого замыкания, используемые в пакетах программ, а также электрические схемы распределительных устройств тяговых и трансформаторных подстанций.

В учебном пособии изложены рекомендации по автоматизированному проектированию устройств электроснабжения железнодорожного, городского, трубопроводного транспорта и их инфраструктуры. Рассмотрены основы автоматизации процесса проектирования с использованием современных технических и программных средств, в целом представляющие собой системы автоматизированного проектирования (САПР), методики расчета токов нагрузки и токов короткого замыкания, используемые в пакетах программ, а также электрические схемы распределительных устройств тяговых и трансформаторных подстанций. Особое внимание уделено автоматизированной технологии проектирования устройств электроснабжения электротранспорта и нефтегазового комплекса.

В учебном пособии даны общие сведения о системах электроснабжения железных дорог, приведено описание систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока, сформулированы требования к надежности обеспечения потребителей электроэнергией. Основная часть пособия посвящена вопросам построения систем электроснабжения и электропитания нетяговых потребителей железных дорог и основному электрооборудованию, применяемому в стационарной электроэнергетике железнодорожного транспорта. Пособие содержит описания систем электроснабжения объектов железнодорожного транспорта и сведения о высоковольтных и низковольтных сетях, а также об электрооборудовании, применяемом при их построении.

Пособие содержит основные сведения по электромагнитной совместимости различных электротехнических устройств, включая вопросы опасных и мешающих влияний электрифицированных железных дорог на смежные линии. Описаны нормативы и методы расчета наводимых напряжений, а также способы защиты от опасных и мешающих влияний.

Монография посвящена вопросам улучшения качества электроэнергии в системах электроснабжения объектов сигнализации, централизации и автоблокировки железных дорог переменного тока, рассматриваемым в четырех разделах. В первом разделе проанализированы вопросы влияния тяговой сети на смежные линии и качество электроэнергии. Во втором разделе кратко описан использованный для моделирования СЭС программный комплекс Fazonord-APC, позволяющий производить расчеты режимов объединенной однофазно-трехфазной сети на основной частоте и частотах высших гармоник, генерируемых электровозами. В третьем разделе представлены результаты расчетов показателей качества электроэнергии в СЭС объектов СЦБ при учете воздействий тяговой нагрузки и влияния контактной сети в различных вариантах подключения нагрузок, а также при коротких замыканиях и в несинусоидальных режимах. Четвертый раздел содержит анализ возможностей улучшения качества электроэнергии в рассматриваемых СЭС путем применения симметрирующих трансформаторов, регулируемых источников реактивной мощности, активных кондиционеров гармоник и управляемых устройств, реализованных по схеме Штейнмеца.

Книга представляет собой учебное издание, в котором с системотехнических позиций представлены конструктивные решения тяговых электроприводов транспортных средств, закономерности и особенности их функционирования. Приведены показатели эффективности работы электромобилей при применении современных химических источников тока. Изложены основные сведения о современных системах тягового электропривода электромобилей, взаимосвязанных с вопросами увеличения области эффективного использования электромобилей на основании снижения удельной стоимости батарей и повышения срока их службы. Целью учебного пособия является обобщения вопросов конструкции и диагностирования современных электронных, микропроцессорных систем тягового электропривода транспортных средств, с учетом систематизации основных понятий и описаний данных систем.

В работе представлено в обобщенном виде развитие методологии экономического обоснования системы управления затратами на энергообеспечение в технологическом комплексе железнодорожного транспорта, приведены результаты апробации системы энергоэкономической паспортизации железных дорог и критерии оценки энергоэффективности деятельности предприятий ОАО «РЖД».

Монография посвящена вопросам применения установок распределенной генерации и энергетических роутеров в системах электроснабжения железных дорог переменного тока. Проанализированы показатели, характеризующие качество электроэнергии в электрических сетях, примыкающих к тяговым подстанциям, рассмотрены вопросы влияния несимметрии и гармонических искажений на работу генераторов малой мощности. Также представлены результаты моделирования режимов систем электроснабжения, оснащенных установками распределенной генерации, реализованными на базе синхронных и асинхронных машин, рассмотрен вопрос об устранении фликера в сетях с генераторами малой мощности. Представлены результаты моделирования систем электроснабжения, построенных с использованием энергетических роутеров.

Рассмотрены общие вопросы надежности технических систем, принципы построения систем технического обслуживания и ремонта, виды износа и способы восстановления и повышения износостойкости деталей. Описаны типовые технологии восстановления узлов и агрегатов электроподвижного состава городского транспорта, раскрыты вопросы организации и повышения производительности и контроля качества эксплуатационных и ремонтных предприятий. Рассмотрены вопросы эксплуатации современных конструкций электроподвижного состава, организации деятельности эксплуатационных предприятий в XXI веке. При написании пособия ставилась цель дать краткий обзор широкого спектра технологий, применяемых в ремонтном производстве, показать их физические основы и причины возникновения технических требований и ограничений, объяснить логику применения различных технологических подходов и решений, обеспечить будущим специалистам базу для поиска и изучения технологической документации, дающей углубленные сведения о технологиях обслуживания и ремонта техники.

Рассмотрены общие вопросы надежности технических систем, принципы построения систем технического обслуживания и ремонта, виды износа и способы восстановления и повышения износостойкости деталей. Описаны типовые технологии восстановления узлов и агрегатов электроподвижного состава городского транспорта, показаны способы организации и повышения производительности и контроля качества эксплуатационных и ремонтных предприятий. Рассмотрены вопросы эксплуатации современных конструкций электроподвижного состава, организации деятельности эксплуатационных предприятий в XXI веке. Цель пособия – дать краткий обзор широкого спектра технологий, применяемых в ремонтном производстве, показать их физические основы и причины возникновения технических требований и ограничений, объяснить логику применения различных технологических подходов и решений, помочь будущим специалистам в поиске литературе, дающей углубленные сведения о технологиях обслуживания и ремонта техники.

Излагаются общие вопросы теории тягового электропривода для электротранспорта. Анализируются физические свойства механической части подвижного состава электротранспорта, электрической части, включая электродвигатели, преобразователи электрической энергии и источники энергии для движения транспортных средств и их характеристики при совместной работе. Рассматриваются общие свойства разомкнутых электромеханических систем с комбинированной нагрузкой и вопросы регулирования их основных характеристик. Значительное внимание уделяется энергетике тяговых электроприводов и энергосбережению. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами электрических схем и графическими характеристиками.

Пособие дает общее представление об организации эксплуатационной работы предприятий городского электротранспорта и последовательности расчета основных ее характеристик. В работе приведены краткие сведения о проектировании эксплуатационных предприятий городского электрического транспорта, а также рассмотрен расчет показателей надежности и анализа деятельности предприятия на основе контрольных карт Шухарта.

В учебнике рассматриваются основные схемные решения и конструктивное исполнение элементов электрооборудования подвижного состава электрического транспорта. Особое внимание уделяется описанию принципа работы, как самого электрооборудования, так и принципиальных электрических схем силовых цепей и цепей вспомогательного электрооборудования.

Излагаются общие вопросы теории диагностики технических систем применительно к рельсовому и безрельсовому электрическому транспорту. Рассматриваются различные варианты исполнения средств диагностики подвижного состава и системы электроснабжения, оцениваются их достоинства и недостатки. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами схемных решений и графическими характеристиками.

Излагаются общие вопросы теории диагностики технических систем применительно к рельсовому и безрельсовому электрическому транспорту. Анализируется структура электроподвижного состава с позиций оптимизации диагностических признаков и параметров для определения технического состояния его оборудования. Рассматриваются различные варианты исполнения средств диагностики, оцениваются их достоинства и недостатки. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами схемных решений и графическими характеристиками.

Излагаются общие вопросы теории диагностики и надёжности технических систем применительно к рельсовому и безрельсовому электрическому транспорту. Анализируется структура электроподвижного состава с позиций оптимизации диагностических признаков и параметров для определения технического состояния его оборудования. Рассматриваются различные варианты исполнения средств диагностики механического и электрического оборудования транспортных средств, а также системы электроснабжения, оцениваются их достоинства и недостатки. Основные теоретические положения учебного пособия иллюстрируются примерами схемных решений и графическими характеристиками.

Рассматривается преобразование и регулирование электрической энергии источников постоянного тока, питающих транспортные средства, оснащённые тяговыми приводами, силовые электрические цепи которых выполнены на сильноточных полупроводниковых элементах.

Рассматриваются особенности подвижного состава электрического транспорта как объекта автоматического управления при различных уровнях автоматизации. Приведены основы автоматического регулирования и управления, в том числе с применением телемеханики. Рассмотрены основные элементы систем, применяемые при построении автоматизированного тягового привода.

Разработана математическая модель и проведен анализ системы адаптивного управления напряжением и компенсации реактивной мощности тяги переменного тока для минимизации активных потерь. Целью статьи является обоснование выбора алгоритма адаптивного регулирования напряжения и параметров компенсатора реактивной мощности на основе непрерывного измерения показателей работы системы внешнего электроснабжения при моделировании режимов её работы с учетом влияния системы тягового электроснабжения.

В пособии собраны теоретические сведения и методические указания, необходимые для выполнения цикла лабораторных работ магистрантам направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника». Пособие может также использоваться при обучении моделированию различных физических систем в среде Simulink.

Изложены способы защиты систем электроснабжения устройств электротехнических комплексов: тяговых и трансформаторных (понизительных) подстанций напряжением 6–10 кВ от перегрузок и коротких замыканий. Рассмотрен наиболее широко используемый на железнодорожном транспорте и в нефтегазовых объектах вариант электронной защиты и автоматики (АСУ нижнего уровня). Приведены технические характеристики, методики расчета и настройки уставок токовых защит. Рассмотрены примеры многоступенчатых и многопараметрических защит, дана оценка надежности их работы и предложения по дальнейшему совершенствованию. Приведены описания лабораторных работ, задания, методика выполнения и вопросы итогового контроля.