Bài viết tập trung nghiên cứu quá trình quá độ của động cơ điện DC kích thích hàng loạt khi chúng được liên kết nối tiếp. Đồng thời nghiên cứu và đề xuất giải pháp phản quay trượt mới cho tàu điện nhằm mục đích nâng cao đặc tính động của động cơ.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 3, Số (2015) NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ KHI LIÊN KẾT NỐI TIẾP CÁC ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU CÙNG KIỂU TRONG CÁC TẦU ĐIỆN Đỗ Như Ý1, Ngô Xuân Cường2* Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Bộ môn kỹ thuật điện, Phân hiệu ĐHH Quảng Trị *Email: cuongngoxuan@gmail.com TÓM TẮT Trong tầu điện thường sử dụng động chiều (DC) kiểu liên kết nối tếp với Trong trình hoạt động thường xảy tượng quay trượt bánh xe Hiện tượng gây mài mòn bánh xe, giảm tuổi thọ độ tin cậy hệ thống Để khắc phục tượng viết nghiên cứu trình độ động điện DC kích thích hàng loạt chúng liên kết nối tiếp Đồng thời nghiên cứu đề xuất giải pháp phản quay trượt cho tầu điện nhằm mục đích nâng cao đặc tính động động Kết mơ q trình điện xảy động DC chứng minh giải pháp đề xuất hiệu Từ khóa: Động chiều, phản quay trượt, tầu điện MỞ ĐẦU Sự quay trượt - tượng trượt bánh xe tầu điện, xảy có vượt lực kéo tác dụng lên bánh xe lực bám bánh xe với đường ray Chế độ nguy hiểm dẫn đến tăng độ mài mòn giảm đáng kể thời gian phục vụ bánh xe đường sắt, tăng khả hư hỏng Để đảm bảo độ tin cậy làm việc toa xe tầu điện hoạt động đòi hỏi phải áp dụng biện pháp để loại bỏ chế độ tiêu cực quay trượt [1] Khi xuất chế độ quay trượt cần thiết phải giảm mômen điện từ động kéo cặp bánh xe bị quay trượt Điều tổ hợp kéo toa xe chiều (DC) đạt giảm dòng phần ứng tất động kéo Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện nối tiếp nhiều động kiểu tầu điện hình [1, 2] Nghiên cứu trình độ liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện Hình Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện liên kết nối tiếp động chiều tầu điện Hiện nay, toa xe số nước như: Nga, Ukraine, Belarus…sử dụng rộng rãi hệ thống theo dõi chế độ quay trươt, dựa số cảm biến điện áp, đo suất điện động cuộn dây phần ứng động kéo [2], dựa so sánh khác biệt số cảm biến với điện áp tham chiếu đưa tín hiệu để nhà điều hành kiểm soát thay đổi hệ số ma sát hệ bánh xe đường ray, nhờ quay trượt bị chặn lại NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tiến hành nghiên cứu trình độ xảy làm việc động DC toa tàu điện với hệ thống chống quay trượt phần mềm Matlab-Simulink hình Nghiên cứu trình quay trượt cặp bánh toa xe nhóm M1-M2 với giá trị là: tần số quay định mức phần ứng động kéo wn=60 rad/s; dòng định mức phần ứng động kéo In=370 А; hiệu điện nguồn nuôi Ucn=1650V, hệ số ma sát kscpl=0,35 Trong máy điện M1 - động điện kéo thứ nhất, M2- động kéo thứ hai Kết mô chế độ tăng tốc tàu điện hệ số masát bánh ray giảm cặp bánh động kéo M1, M2 hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 3, Số (2015) Hình Sơ đồ mơ Matlab-simulink a) b) c) Hình Kết mô chế độ tăng tốc tàu điện (a) dòng điện phần ứng (b) điện áp phần ứng (c) vận tốc động kéo M1, M2 I1, I2; U1, U2; W1, W2 – tương ứng dòng điện, điện áp, tốc độ động M1, M2 Từ hình thấy có khơng thích ứng (khơng ăn khớp) vận tốc bánh xe động kéo M1, M2 khoảng 10% nguyên nhân tạo quay trượt bánh xe [3, 4] hệ thống tạo khơng thích ứng điện áp phần ứng M1, M2 tương ứng vào khoảng 6% để chống lại quay trượt bánh xe Tuy nhiên hệ thống có nhược điểm, là: tốc độ thấp, việc giảm dòng tất động kéo trường hợp xuất chế độ quay trượt điều kiện khởi động nặng (lên dốc cao, đường sắt nhiễm bẩn đáng kể…) trì hỗn việc chuyển động toa tàu, để khắc phục nhược điểm đưa sơ đồ cải tiến hình Nghiên cứu trình độ liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện Hình Sơ đồ cải tiến giảm mômen động ĐC tầu điện đó: I10- nguồn dòng, cho dòng gửi điều chỉnh xung, Ra- điện trở cuộn dây phần ứng, Rv- điện trở cuộn dây kích thích, S- khóa cơng suất, thực việc đóng ngắt điện trở phân dòng Khi điện trở phân dòng ngắt, dòng mạch phần ứng dòng I10 Khi điện trở phân dòng mở dòng phần ứng mơ tả biểu thức sau: Việc đóng ngắt điện trở phân dòng tạo suất điện động ngược mạch động Để hệ thống làm việc tin cậy cần thiết phải tránh ảnh hưởng suất điện động ngược E1 lên dòng phần ứng động [2] giá trị suất điện động ngược E1 tỷ số Rsh/Ra lên dòng phần ứng dạng mặt phẳng biểu diễn hình Sự phụ thuộc để cung cấp giảm dòng phần ứng động kéo hiệu (dẫn đến giảm mômen điện từ) cần cho tỷ số Rsh/Ra vùng 0,1 tới 0,3 Hình Sự ảnh hưởng giá trị suất điện động ngược E1 tỷ số Rsh/Ra Kết mô chế độ khởi động tàu điện hệ số ma sát giảm bánh xe với đường ray khởi động hệ thống chống quay trượt đưa sơ đồ cải biến hình ứng với giá trị hệ số ma sát bánh xe với đường ray 0,7; 0,5 hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 3, Số (2015) a) b) c) Hình Kết mơ chế độ khởi động tàu điện ứng với trường hợp a- kscpl = 0,7; b- kscpl = 0,5; c- kscpl = KẾT LUẬN Với nghiên cứu trình độ xảy liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện dựa so sánh khác biệt số cảm biến với điện áp tham chiếu đưa tín hiệu để nhà điều hành kiểm soát thay đổi hệ số ma sát hệ bánh xe đường ray, nhờ quay trượt bị chặn lại có nhiều hạn chế từ đề xuất hệ thống phản quay trượt hiệu cho tầu điện với động kéo chiều Xác định khoảng vận hành để tránh ảnh hưởng suất điện động ngược đến làm việc hệ thống q trình đóng ngắt điện trở phân dòng Q trình nghiên cứu đưa kết mô trình điện xảy cặp bánh xe toa đường sắt quay trượt Các phụ thuộc đưa thấy giảm hệ số ma sát tăng thời gian làm việc khóa cơng suất phân dòng cho cuộn dây phần ứng động kéo bị quay trượt Tốc độ giảm dòng mạch xác định giá trị động điện trở phân dòng số thời gian phần ứng động Nghiên cứu trình độ liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện Ưu điểm hệ thống chống quay trượt đề xuất so với hệ thống có trước là: khơng xuất giảm dòng tất động kéo xuất chế độ quay trượt Để khắc phục quay trượt giảm bớt dòng động kéo – cặp bánh xe bị quay trượt, điều không dẫn đến giảm mômen kéo cặp bánh xe không bị quay trượt, hệ cho phép nâng cao đặc tính động tàu điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] В Е Розенфельд, И П Исаев, Н Н Сидоров, М.И Озеров (1995) “Тягово-сцепные свойства электроподвижного состава в эксплуатации” , Теория электрической тяги - М.: Транспорт, 60-105с [2] А С Тугарев (2005), “Исследование динамики многорежимных систем тяговых электроприводов постоянного тока с широтно-импульсным управлением”, Дис канд техн Наук, Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами, Орловский государственный технический университет, Орел, России [3] А Р Шайхиев (2004), “Улучшение тяговых свойств электроподвижного состава с вентильноиндукторным тяговым электроприводом путем снижения пульсаций электромагнитного момента”, Дис канд техн наук, Электротехнические комплексы и системы, Ростовский государственный университет путей сообщения, Ростов-на-Дону, России [4] Kitahara Fumio (1998) Dawn of era of new-general autonomous decentralized transport operation control system - departure from conventional JNR system Japanese Railway Engineering № 140, pp 26-30 STUDY ON THE TRANSIENT PROCESS WHEN CONNECTING THE SAME SERIAL DC MOTOR TYPES OF ELECTRIC TRAIN Do Nhu Y1, Ngo Xuan Cuong2* Department of Electrification, University of Mining and Geology Department of electrotechnical, Hue University - QuangTri Campus * Email: Cuongngoxuan@gmail.com ABSTRACT DC motors are consecutively connected in electric trains In operation, their wheels are often slipped These phenomena cause to wheels’ damage, aging as well as reduce the safety operation of whole system To avoid this bad affect, the paper presents the transient process of DC motors which are excited in series and consecutively connected The paper also recommends new solution to anti- slip for electric trains with the aim of dynamiccharacteristic improvements The simulations results of DC motors’ electromechanical processes be used to prove the effectiveness of the recommendations Keywords: DC motors, anti- slip, electric train .. .Nghiên cứu trình độ liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện Hình Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện liên kết nối tiếp động chiều tầu điện Hiện nay, toa xe số nước... b) c) Hình Kết mơ chế độ khởi động tàu điện ứng với trường hợp a- kscpl = 0,7; b- kscpl = 0,5; c- kscpl = KẾT LUẬN Với nghiên cứu trình độ xảy liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện dựa so... cải tiến hình Nghiên cứu trình độ liên kết nối tiếp động chiều kiểu tầu điện Hình Sơ đồ cải tiến giảm mômen động ĐC tầu điện đó: I10- nguồn dòng, cho dòng gửi điều chỉnh xung, Ra- điện trở cuộn