УДК 621.333

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ПРИВОДА

Пармас Ало-Як Юганович1, Смирнов Виталий Васильевич2
1Петербургский государственный университет путей сообщения, к.т.н., инженер
2Бийский технологический институт (филиал) АлтГТУ, к.т.н., доцент

Аннотация
В статье представлены результаты математического моделирования и примеры расчета электромагнитных процессов в асинхронном двигателе. Названные расчеты выполнены в системе компьютерной алгебры Maple.

Ключевые слова: асинхронный тяговый привод, математическое моделирование


MATHEMATICAL MODELS MODES OF ASYNCHRONOUS TRACTION DRIVE

Parmas Allo-Yak Yuganovich1, Smirnov Vitaly Vasilievich2
1Petersburg State Transport University, Ph.D., engineer
2Biysk Technological Institute (branch) of the Altay State Technical University, Ph.D., associate professor

Abstract
The article presents the results of mathematical modeling and calculation examples for electromagnetic processes in the induction motor. The above calculations are made in the computer algebra system Maple.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Пармас А.Ю., Смирнов В.В. Математические модели режимов работы асинхронного тягового привода // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/12/61065 (дата обращения: 22.11.2016).

Длительный период практического становления бесколлекторного тягового привода охватил несколько десятков лет. Объективная необходимость создания инверторного «ключа» на базе мощной бесконтактной управляемой полупроводниковой структуры односторонней проводимости ускорила развитие соответствующей области физики твердого тела, в результате чего были созданы транзисторы на токи до нескольких тысяч ампер и запираемым напряжением до 10 кВ, что вполне перекрывает весь диапазон мощностей асинхронного тягового привода. В течение этого времени совершенствовались также вспомогательные комплектующие инверторные устройства, такие как силовые конденсаторы, реакторы, защитные быстродействующие выключатели, слаботочная управляющая электроника и пр. Один авторов статьи, к.т.н. А.-Я. Ю. Пармас, в 70-е годы прошлого столетия участвовал в создании и испытаниях первых отечественных образцов локомотивов и моторвагонного подвижного состава с новым для того времени асинхронным тяговым приводом при питании от статических (полупроводниковых) преобразователей. В настоящее время переход от коллекторного к бесколлекторному (асинхронному) тяговому электроприводу осуществляется во всех отраслях транспорта, прежде всего городского электротранспорта, пригородного и магистрального железнодорожного транспорта.

В связи с необходимостью в достаточной полноте изучить режимы работы ассинхронного тягового привода является актуальной разработка и совершенствование методов математического решения соответствующих задач, разработка адекватных математических моделей [1]. Данной проблеме посвящены учебные пособия [2,3], являющиеся одними из первых работ по рассматриваемой теме. В указанных пособиях для желающих изучить работу асинхронного тягового привода, приведены математические основы и примеры расчета электромагнитных процессов в асинхронном двигателе при его питании от автономных инверторов напряжения и тока для двух способов управления:

- естественного, когда угол проводимости инверторных ключей соответственно равен λ = π и λ = 2π/3,

- улучшенного, когда выходное напряжение (ток) инвертора на полупериоде формируется из определенного количества (в нашем случае из семи) однополярных импульсов напряжения (тока) переменной длительности так, чтобы среднее значение эквивалентной кривой на полупериоде изменялось приблизительно по синусоидальному закону.

В частности авторы приводят методику расчетов для следующих режимов, свойственных тяговому приводу:

- номинального,

- ослабления поля,

- тормозного (генераторного),

- холостого хода (выбега)

- режима трогания (пускового).

Результаты расчётов представлены нагялядно в виде графиков, некоторые примеры которых изображены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Результаты расчётов в виде графиков

Кроме того, были решены задачи расчета в среде Maple кривых движения подвижного состава перспективного городского транспорта (трамвая, троллейбуса и поезда метрополитена) и пригородного электропоезда с тяговым асинхронным приводом типа электромотор-колесо [4].

Особенностью решения приведенных задач является аналитический вывод расчетных формул и вычисление результатов по этим формулам с помощью математического пакета Maple. Отличие используемого метода анализа от применяемых многими расчетчиками заключается в следующем. Наиболее распространен метод схемотехнического моделирования, когда от автора требуется минимальное усилие – составить электрическую схему замещения исследуемого объекта, а составление и решение дифференциальных уравнений выполняет стандартная программа. В работах [2,3] решаются две проблемы: при расчете электромагнитных процессов в асинхронном тяговом двигателе составляется и аналитически решается линейное дифференциальное уравнение, а вычислительный процесс осуществляется с помощью Maple; при расчете кривых движения составляются нелинейные дифференциальные уранвения, которые в Maple решаются численным методом. При этом учитывается дискретный характер изменения правой части дифференциальных уравнений, математическая интерпретация которой в среде Maple осуществляется функцией “piecewise”.


Библиографический список
  1. Пармас А.-Я. Ю., Смирнов В.В.Решение задач асинхронного тягового привода в Maple: учеб. пособие. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. – 102 с.
  2. Пармас А.-Я. Ю., В.В. Смирнов. Асинхронный тяговый привод. Расчеты в Maple. [Электронный ресурс] / – БТИ АлтГТУ, № госрегистрации 0321002037 от 5.10.2010 г.
  3. Пармас А.-Я. Ю., Смирнов В.В.Электромагнитные процессы в асинхронном тяговом двигателе при питании от автономного инвертора тока/ Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов скоростного и высокоскоростного железнодорожного транспорта. Тезисы докладов Седьмого международного симпозиума 7-11 октября 2013 года. – Санкт-Петербург, Изд-во УМО на ж/д транспорте, 2013. – С. 80.
  4. Смирнов В.В., Пармас А.-Я.Ю. Расчет кривых движения перспективного городского электротранспорта // Информационные технологии в науке, экономике и образовании: Материалы 5-й Всероссийской научной конференции 2-3 сентября 2010 года. Бийск: Изд-во АлтГТУ, 2010. – С.117-119.


Все статьи автора «Смирнов Виталий Васильевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация