Badanie podstawowych parametrów technicznych układu

Spis treści
Wykaz waŜniejszych oznaczeń stosowanych w pracy ........................................................................ 4
Wstęp .................................................................................................................................................... 7
Rozdział I. Warunki ruchu ...............................................................................................................14
I.1.Uwagi ogólne .................................................................................................................14
I.2.Równania ruchu pojazdu................................................................................................17
I.3.Przyspieszenie ruchu......................................................................................................18
I.4.Przebieg ruchu................................................................................................................19
I.5.Równania przejazdu teoretycznego............................................................................................20
I.6.Składowa systematyczna równań przejazdu teoretycznego.......................................................20
I.7.Postać przyrostowo-wraŜliwościowa równań przejazdu teoretycznego ...................................22
I.8.Wskaźnik jakości sterowania .....................................................................................................23
I.9.Układ równań jazdy optymalnej.................................................................................................24
I.10.Podsumowanie rozdziału I.........................................................................................................26
Rozdział II. Model probabilistyczny do badania losowości odchyleń parametrów przebiegu jazdy..........................................................................................................................26
II.1. Uwagi ogólne..............................................................................................................26
II.2.Równania losowości odchyleń parametrów przejazdu teoretycznego..........................28
II.3.Miary losowości odchyleń parametrów przejazdu teoretycznego ................................29
II.4.Podsumowanie rozdziału II ...........................................................................................31
Rozdział III. Obwód główny i charakterystyka trakcyjna pojazdu napędzanego silnikiem indukcyjnym ............................................................................................................32
III.1. Uwagi ogólne..............................................................................................................32
III.2. Warunki badań............................................................................................................38
III.3. Podstawowe parametry techniczne układu napędowego...........................................41
III.4. Parametry falownika PWM........................................................................................44
III.5.Parametry przerywacza PWM układu DC/DC converter .............................................47
III.6. Parametry filtra wejściowego.....................................................................................50
III.7. Układ transmisji momentu napędowego i układ koło-szyna.....................................50
III.8. Charakterystyki silnika ...............................................................................................51
III.9. Parametry dopuszczalnej charakterystyki trakcyjnej .................................................54
III.10. Podsumowanie rozdziału III.......................................................................................56
Rozdział IV. Analiza wykorzystania układu napędowego w okresie pracy................................56
IV.1. Uwagi ogólne..............................................................................................................56
IV.2. Parametry kosztów silnika .........................................................................................61
IV.3. Parametry kosztów przekształtnika i filtra.................................................................62
IV.4. Parametry kosztów budowy przekładni .....................................................................63
IV.5. Funkcja kosztu............................................................................................................65
IV.6. Ograniczenia konstrukcyjne .......................................................................................67
4
Spis treści
IV.7. Warunki standaryzacji i modułowości.......................................................................68
IV.8. Funkcja celu................................................................................................................69
IV.9. Zastosowanie funkcji celu..........................................................................................69
IV.10.Przykład obliczeniowy badania przebiegu zmienności funkcji kosztu obwodu
głównego
przy
stałych
wymaganiach obciąŜalności i ustalonym przełoŜeniu kinematycznym przekładni ...............................................................................73
IV.11.Przykład badania przebiegu zmienności kosztu całkowitego układu napędowego
w funkcji przełoŜenia kinematycznego przekładni dwustopniowej .............79
IV.12.Przykład analizy związku wymagań obciąŜalności z funkcją kosztów.......................80
IV.13. Podsumowanie rozdziału IV ......................................................................................81
Rozdział V. ZałoŜenia upraszczające teoretyczny przebieg jazdy ...............................................82
V.1.Uwagi ogólne.................................................................................................................82
V.2.ZałoŜenia upraszczające ................................................................................................85
V.3. Wyznaczanie składowej systematycznej parametrów sposobu jazdy.......................86
V.4.Wyznaczanie wraŜliwości i przyrostów parametrów wymaganej charakterystyki
trakcyjnej........................................................................................................88
V.5.Błędy metody wyznaczania parametrów wymaganej charakterystyki trakcyjnej ........91
V.6. Funkcja parametrów obciąŜalności............................................................................92
V.7.Przykładowe wyniki badania przebiegu zmienności funkcji parametrów wymaganej charakterystyki trakcyjnej tramwaju ....................................................93
V.8.Podsumowanie rozdziału V...........................................................................................96
Rozdział VI. Metoda wyznaczania podstawowych parametrów układu napędowego
tramwaju z silnikami indukcyjnymi ..............................................................................97
VI.1.Uwagi ogólne.................................................................................................................97
VI.2. Model matematyczny .................................................................................................98
VI.3. Algorytm obliczeń ......................................................................................................99
VI.4. Podsumowanie rozdziału VI ....................................................................................101
Rozdział VII. Przykład weryfikacji metody wyznaczania parametrów układu napędowego tramwaju z silnikami indukcyjnymi..................................................................101
VII.1. ZałoŜenia...................................................................................................................101
VII.2.Wyniki analizy przebiegu zmienności funkcji kosztu budowy układu napędowego tramwaju dla załoŜonych warunków ruchu............................................102
VII.3. Podsumowanie rozdziału VII...................................................................................107
Zakończenie.......................................................................................................................................108
Uwagi ogólne.....................................................................................................................................108
Wnioski..............................................................................................................................................111
Bibliografia........................................................................................................................................113
Streszczenie .......................................................................................................................................120
Przedstawiono całkowicie oryginalną metodę wyznaczania podstawowych parametrów tech
nicznych układu napędowego z silnikami prądu przemiennego na podstawie wymagań eksploatacyj
nych i technologiczno-produkcyjnych. Przyjęto, Ŝe układ napędowy składa się z: filtra wejściowego
, przekształtnika statycznego, maszyn trakcyjnych i przekładni redukcyjnej. Podstawowe parametry
techniczne
układu
napędowego
są
parametrami
warunków
pracy
powyŜszych urządzeń napędu, umoŜliwiającymi oznaczenie ich wymiarów przy poprawnym funkcjonowaniu układu. Przy opracowaniu tematu przedstawiono nowe modele opisujące warunki punktua
lnej jazdy i wykorzystanie moŜliwości trakcyjnych układu napędowego. Uzyskano funkcję wiąŜącą
podstawowe parametry techniczne i warunki wymagań, którą zbadano przy róŜnych załoŜeniach teo
retycznych.
Opisano eksploatacyjne warunki ruchu i zdefiniowano ich składowe: systematyczną i przypadkowo zmienną. Opisując przejazd odcinka drogi załoŜono oddziaływanie zakłóceń na parametry przyspieszeń ruchu, powodujące odchylenie czasu do zadanej wartości. Opracowano model p
robabilistyczny do badania tego odchylenia w przypadku losowego charakteru zakłóceń i zastosowa
no go do wyznaczania parametrów charakterystyk trakcyjnych pojazdów stwarzających moŜliwość prowadzenia ruchu przy zadanej granicznej wartości odchylenia czasu przejazdu międzyprzystankowego odcinka drogi.
Oceniając wykorzystanie moŜliwości trakcyjnych układu napędowego zaproponowano zast
osowanie wskaźnika: koszt budowy urządzeń głównych, przy załoŜeniu, Ŝe koszt ten jest funkcją w
ymiarów urządzeń w ustalonych warunkach technologiczno-produkcyjnych. Uzasadniono, Ŝe zastosowanie tego wskaźnika wynika z konieczności uniwersalizacji jednostki miary oraz
, Ŝe warunek minimum kosztu budowy układu napędowego tworzy funkcję z parametrami wymaga
ń eksploatacyjnych i technologiczno-produkcyjnych. Podano sposoby aproksymacji kosztu budowy
uwzględnianych urządzeń. Przedstawiono przykład obliczeniowy analizy funkcji powiązań paramet
rów warunków ruchu z podstawowymi parametrami technicznymi. Uzyskane wyniki potwierdzają r
óŜnowartościowy
charakter
funkcji
celu
względem
zakładanych
warunków ruchu, dodatkowych załoŜeń upraszczających i podstawowych parametrów technicznych, co p
otwierdza prawidłowość załoŜeń teoretycznych prezentowanej metody.
Słowa
kluczowe: 1) podstawowe parametry trakcyjnego układu napędowego, 2) warunki ruchu, 3) koszty budowy.
RESEARCH INTO BASIC TECHNICAL PARAMETERS
OF THE POWER TRANSMISSION SYSTEM
IN A VEHICLE WITH ALTERNATING-CURRENT MOTORS
Summary
A completely original method for the determination of the basic technical parameters of po
wer transmission for alternating current engines based on the exploitation and technical/production demands is presented. It is accepted that the transmission system consists of: an input filter,
a static converter, traction engines and a reduction gear. The basic technical parameters of the transmission system are the parameters for the work conditions of the above transmission system. In the study of the subject presented new models describing the conditions for pro
mpt
travel
and
the
exploitation
of
the
traction
capabili-
ties of the transmission system are presented. The function linking basic technical parameters and conditions demanded is obtained, and then tested according to various technical assumptions.
The exploitation of traffic conditions is described and its components are defined: systematic and unintentionally alternating. In describing travel over a section of road the influence of interfe
rence on the parameters of acceleration is assumed, which causes a deviation in time for a given val
ue. A probability model for this deviation in the case of random interference is worked out, and app
lied in order to determine the characteristic traction parameters of the vehicles, which creates the capacity to conduct traffic according to a given border value for time interference for the vehicle over a multi-stop section of road.
In assessing the exploitation of the traction capabilities of the transmission system proposed
an index was applied: the cost of building the main system, on the assumption that the cost of this is
a function of the size of the system according to fixed technical/production conditions. This is justi
fied by the fact that the application of this index arises from the necessity to universalize measuring units and that the condition of minimum cost of building the system is a function of the exploitation condition and technical/production parameters. A method for approximation of building costs of the systems under consideration is given. An example of the computational analysis of the function which relates traffic condition parameters to basic technical para
meters is presented. The results obtained confirm the variable character of the goal function depending on traffic condition assumptions, additional simplification assumptions and basic technical par
ameters, which confirms the correctness of the theoretical assumptions of the method presented.
Key vocabulary: 1) basic traction parameters of the transmission system, 2) traffic conditions, 3) building costs.