Проаналізовано традиційні системи теплопостачання метрополітенів. Оцінено частку вартості, потужності й енергоспоживання систем у витратах на спорудження та експлуатацію об'єктів, а також можливості зниження цих енерговитрат у разі використання теплових насосів.

Обгрунтовано можливість підвищення надійності комплексу керування системою тягового електропостачання електричного транспорту за допомогою впровадження системного підходу щодо його захисту від впливу несприятливих зовнішніх і внутрішніх факторів. Доведено, що даний підхід дає змогу прогнозувати інтенсивність відмов елементів комплексу шляхом визначення дійового інтегрального показника рівня захисту з урахуванням не лише технічних, але й організаційно-правових і програмних заходів. Розроблено метод визначення дійсного інтегрального показника рівня захисту комплексу керування від загроз. Вперше одержано аналітичну залежність інтенсивності відмов елементів комплексу керування системою тягового електропостачання електричного транспорту від інтегрального показника рівня захисту. Запропоновано метод підвищення імовірності безпомилкового керування силовим устаткуванням тягового електропостачання електричного транспорту на підставі застосування комплексів керування "Лісна", "ЕСТ - 62". Розроблено нову систему передачі інформації між контрольованими пунктами та диспетчерським пунктом комплексу керування системою тягового електропостачання.

Дисертацію присвячено питанням ефективності експлуатації вагонів метрополітену за рахунок більш повного використання потужностей тягових двигунів. Розроблено критерії оцінки функціонування систем регулювання тягових електродвигунів з метою зменшення витрат електроенергії та підвищення якості тяги та гальмування. Встановлено величини граничної нерівномірності струморозподілу. Визначено основні причини нерівномірності струморозподілу в тягових електродвигунах. Розроблено систему регулювання для вирівнювання струмів в паралельних колах електродвигунів. Проведено випробування нової системи на фізичній моделі та в умовах експлуатації. Встановлено взаємозв'язок витрат електроенергії на тягу поїздів з величиною нерівномірності струморозподілу та показано економічну ефективність впровадження нової системи регулювання.

Вперше створено комплексну концепцію побудови ефективної системи електричної тяги, що базується на застосуванні системи глибокого вводу, яка забезпечує енергоощадження у ході експлуатації метрополітенів. Запропоновано нову структуру тягового електропостачання на основі використання повздовжньої високовольтної лінії живлення електрорухомого складу, що дає можливість підвищити рівень ресурсоощадження на метрополітенах. Одержали подальший розвиток основи теорії дванадцятипульсних напівкерованих випрямлячів з резервним вольтододатком, які дозволяють забезпечити стабілізацію напруги живлення, теорія автономних інверторів напруги з "м'якою" комутацією силових ключів для тягових асинхронних електроприводів вагонів метрополітенів, побудованої на основі застосування вольтододаткових модулів, що забезпечує підвищення коефіцієнта корисної дії тягового асинхронного електропривода, а також наукові основи побудови обернених силових перетворювачів з проміжною ланкою однофазного змінного струму підвищеної частоти на основі застосування однорідних перетворювальних структур.

Обгрунтовано принципи маловитратної модернізації електроприводів ескалаторів. Розглянуто різні критерії мінімізації втрат електроенергії та способи регулювання асинхронних електроприводів, визначено їх недоліки та переваги. Запропоновано функціональну схему енергоефективного електроприводу ескалатора метрополітену за системою тиристорний регулятор напруги - асинхронний двигун з фаззі регулятором, який забезпечує зменшення втрат електроенергії за рахунок мінімізації струму статора. Обгрунтовано структуру та виконано синтез фаззі регулятора з двома входами.

Проведена сравнительная оценка энергоэффективности пяти возможных систем электроснабжения подвижного состава метрополитена, четыре из которых являются альтернативой существующей в Украине. Предложен метод оценки показателей энергетической эффективности систем электроснабжения, основанный на использовании понятий "энергия" и "потери энергии". Показано, что использование энергоемких накопителей энергии в системах электроснабжения метрополитена позволит не только уменьшить суммарный объем электроэнергии, потребляемый из сети, но и значительно сократить потери энергии при ее транспортировании и потреблении.

Показано, что использование энергоемких накопителей энергии в системах электроснабжения метрополитена позволит не только уменьшить суммарный объем электроэнергии, потребляемой из сети, но и значительно сократить потери энергии при ее передаче и потреблении.

Індекс рубрикатора НБУВ: О217.133.025 + О811.713

Рубрики:

Напівпровідникові перетворювачі та випрямлячі

Шифр НБУВ: РА396194 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто fuzzy-керування електроприводом ескалатора метрополітену системи ТРН-АД, яке забезпечує зниження струму, що споживається, у режимах недовантаження асинхронного двигуна.

Показано, що для підвищення продуктивності процесу вимірювання положення контактної рейки та обробки інформації необхідна модернізація пристрою вимірювання. Наведено математичну модель модернізованого пристрою. Проаналізовано причини, що впливають на точність вимірювання положення контактної рейки, і наведено результати роботи розробленого програмного продукту для обробки вимірювальної інформації.

Анализ экспериментальных исследований для проведенных измерений показал следующее: применение рекуперативного торможения позволяет экономить значительную часть электроэнергии (на перегоне Крещатик - Театральная - Крещатик около 22 % от потребляемой на тягу, на перегоне Шулявская - Берестейская - Шулявская - около 30 %, между конечными станциями Лесная - Академгородок - Лесная - около 20 %); использование избыточной электроэнергии при отсутствии потребителей в сети позволит дополнительно сэкономить значительную часть электроэнергии за счет использования накопителей (на перегоне Крещатик - Театральная - Крещатик до 19 % от потребляемой на тягу, на перегоне Шулявская - Берестейская - Шулявская - до 27 %, между конечными станциями Лесная - Академгородок - Лесная - до 17 %). Поэтому необходимо провести техникоэкономический анализ целесообразности использования накопителей электроэнергии с учетом капитальных затрат и возможной экономии электроэнергии.

Обгрунтовано доцільність застосування ємнісного нагромаджувача енергії (ЄНЕ) з метою підвищення ефективності системи тягового енергозабезпечення (СТЕ) рухомого складу метрополітену з системами рекуперації. Визначено раціональне місце розміщення ЄНЕ в СТЕ метрополітену. Запропоновано процедуру дослідження кількості спожитої та рекуперованої електроенергії за розміщення ЄНЕ заданої енергоємності на рухомому складі з системами рекуперації, яка дозволяє виконати оцінювання спожитої, рекуперованої в накопичувач, а також електроенергії, яка віддається в контактну мережу або виділяється у вигляді тепла на резисторах за реальних умов його експлуатації. Створено процедуру дослідження необхідної енергоємності ЄНЕ для забезпечення виведення рухомого складу з тунелю до найближчої станції з урахуванням заданого режиму ведення рухомого складу та профілю колії на перегоні. Запропоновано комплексний підхід щодо дослідження необхідної енергоємності нагромаджувача, який передбачає визначення раціонального режиму ведення рухомого складу метрополітену з системою рекуперації та ЄНЕ за умов його максимального завантаження шляхом забезпечення заданого часу руху на перегоні за критерієм мінімального споживання електроенергії з мережі. Удосконалено математичну модель та критерій для визначення раціонального режиму ведення поїзда метрополітену на перегоні. Експериментально підтверджено можливість використання розроблених моделей для оцінювання кількості електроенергії та необхідної енергоємності ЄНЕ в штатних та аварійних режимах роботи СТЕ метрополітену.

Розглянуто актуальну проблему значного споживання електроенергії рухомим складом під час його експлуатації. У зв'язку з поетапним підвищенням тарифів за спожиту електроенергію подальший розвиток рейкового електрорухомого транспорту, зокрема рухомого складу метрополітену, неможливий без застосування сучасних енергоощадних технологій та енергоефективних систем. Необхідно виконати аналіз заходів і визначити перспективні напрямки з енергозбереження та підвищення енергоефективності на рухомому складі метрополітену. Визначено основні шляхи зниження споживання електроенергії під час експлуатації рухомого складу метрополітену. Проведено аналіз витрат на електроенергію рухомим складом комунального підприємства (КП) "Київський метрополітен". Проаналізовано значну кількість досліджень вітчизняних та іноземних авторів щодо вищезазначеної проблематики. Основними напрямками з енергозбереження та підвищення енергоефективності рухомого складу метрополітену є впровадження на ньому систем рекуперації, накопичення енергії та енергоефективних систем управління. Встановлено, що впровадження систем рекуперації та накопичення енергії дозволить заощадити значну кількість електроенергії, що витрачається на тягу, проте потребує й суттєвих капіталовкладень. Зазначено, що за сучасних складних умов розвитку економіки України перспективним напрямком енергозбереження є застосування енергоефективних систем управління. Основною перевагою цього напрямку є одержання економічного ефекту без значних капіталовкладень. Виконано оцінювання потенціалу збереження електроенергії за рахунок застосування енергоефективних систем управління під час типових штатних режимів ведення рухомого складу на перегонах "Хрещатик - Театральна - Хрещатик" та "Шулявська - Берестейська - Шулявська" КП "Київський метрополітен". Результати досліджень щодо кількості збереження електроенергії за рахунок використання систем рекуперації, накопичення енергії та енергоефективних систем управління можна використати під час створення нового або модернізації існуючого рухомого складу метрополітену.

Розглянуто доцільність установлення ємнісних накопичувачів електроенергії на виході тягових підстанцій, що забезпечують живленням перегони "Хрещатик - Театральна" та "Шулявська - Берестейська", а також на рухомому складі метрополітену з урахуванням його умов експлуатації на Святошинсько-Броварській лінії комунального підприємства "Київський метрополітен". За результатами експериментальних даних та виконаних розрахунків визначено річний економічний ефект від застосування ємнісних накопичувачів електроенергії та їх термін окупності. Аналіз результатів розрахунку дозволив установити, що з економічної точки зору більш раціональним є встановлення ємнісних накопичувачів електроенергії на виході тягових підстанцій. Із розглянутих варіантів найбільш ефективним є встановлення ємнісних накопичувачів електроенергії на виході тягової підстанції, що забезпечує живленням перегін "Хрещатик - Театральна".

Розглянуто подальший розвиток рейкового міського транспорту, зокрема рухомого складу метрополітену, в частині підвищення його енергоефективності за рахунок застосування сучасних енергозберігаючих електричних систем. За результатами аналізу існуючих досліджень встановлено, що основними напрямками з енергозбереження на рухомому складі метрополітену є впровадження систем рекуперації та накопичувачів енергії. Встановлено, що найбільш перспективним є бортове розміщення ємнісних накопичувачів енергії на базі конденсаторних модулів (іоністорів). Розглянуто одне з важливих питань - розробка підходу з визначення параметрів бортового ємнісного накопичувача енергії для заданих умов експлуатації рухомого складу метрополітену із системами рекуперації. Запропоновано підхід, який складається з наступних етапів: дослідження енергообмінних процесів під час штатних умов експлуатації рухомого складу на заданій ділянці колії, обробка отриманих масивів даних, визначення методом планування експерименту значущих чинників впливу на параметри накопичувача з урахуванням їх часової дії, побудова й аналіз імовірнісних характеристик за результатами обробки масивів даних та безпосередньо визначення параметрів бортового накопичувача енергії за запропонованими критеріями. Виконано реєстрацію енергообмінних процесів під час штатних умов експлуатації рухомого складу метрополітену із системами рекуперації на Святошинсько-Броварській лінії. За результатами вимірювань розраховано потужність та кількість електроенергії рекуперативного гальмування під час заданих штатних умов експлуатації потягу. Встановлено, що найбільш значущими чинниками, які впливають на вибір потужності та енергоємності бортового накопичувача, є відповідно завантаженість та графік руху потягу. Побудовано та проаналізовано ймовірнісні характеристики для найчастішої умови експлуатації рухомого складу протягом доби з урахуванням генерації максимальної кількості електроенергії рекуперативного гальмування. З використанням запропонованого підходу для заданих умов експлуатації потягу метрополітену визначено необхідні параметри бортового накопичувача: енергоємність, номінальну та максимальну потужності.

Запропоновано підхід для визначення раціональних параметрів ємнісного накопичувача енергії (ЄНЕ) для рухомого складу метрополітену, суть якого полягає у визначенні максимальної потужності та енергоємності бортового ЄНЕ за аналізом терміну окупності систем накопичення. Встановлено, що для заданих умов експлуатації рухомого складу метрополітену раціональним є впровадження ЄНЕ, максимальна потужність якого складає 1000 кВт, а робоча енергоємність - 3 кВт-год.

Аналіз задач по підвищенню енергоефективності систем електричної тяги вказує на необхідність впровадження нових технологій, а саме сучасного рухомого складу з тяговим асинхронним електроприводом і тягових підстанцій за новими технологіями. Для вирішення даного класу задач визначено потребу в комплексній імітаційній моделі системи електричної тяги з необхідністю забезпечення достатнього рівня її достовірності. Наведено деталізацію алгоритмів розрахунку параметрів для розробки імітаційної моделі комплексної електричної тягової системи метрополітену, яка складається з підсистем електропостачання, електроприводу рухомого складу і механічної частини тягової передачі. В середовищі Matlab/Simulink на основі відомих реальних і уточнених розрахункових параметрів розроблено імітаційну модель системи тягового електропостачання метрополітену з двостороннім живленням двох шляхів. Розроблено імітаційну модель сучасного тягового електроприводу вагонів метрополітену з векторною системою керування асинхронного електроприводу та одномасовою механічною частиною, що здатна враховувати вплив коефіцієнта зчеплення. Проведене порівняння результатів імітаційного моделювання динамічних процесів з осцилограмами реальних режимів роботи метрополітену підтвердило адекватність моделі досліджуваному об'єкту. Відповідність отриманих шляхом моделювання результатів підтверджується осцилограмами аналізу напруги і струму контактної мережі, а також характеристиками режимів тяги і гальмування рухомого складу. Змодельовано процеси роботи системи електропостачання, нестаціонарного режиму за погіршення умов зчеплення та режиму рекуперативного гальмування з передачею енергії іншим поїздам. Використання розробленої моделі комплексної системи електричної тяги сприятиме більш повному дослідженню взаємного впливу елементів системи електричної тяги. Це надасть можливість підвищити ефективність прийняття технічних рішень у межах виконання вимог щодо забезпечення безпеки руху, запобіганню виникнення порушень нормальної роботи та зниженню експлуатаційних витрат.

Цель работы - оценка КПД системы электроснабжения метрополитена, в которой используется четырёхквадрантный привод постоянного тока с рекуперацией энергии в питающую сеть в режиме торможения. Для проведения исследований использовалась теория электрических цепей, математическое моделирование в пакете Matlab. Получена теоретическая зависимость КПД СЭ с двунаправленным потоком энергии от коэффициента резистивного короткого замыкания на клеммах нагрузки. Теоретический результат проверен моделированием. Разработана эквивалентная схема системы электроснабжения метрополитена с четырёхквадрантным приводом постоянного тока и возможностью рекуперации энергии в питающую сеть в режиме торможения, определены её параметры, задан график движения электропоезда. Использование полученных зависимостей и результатов моделирования позволит определить направление перспективного развития системы электроснабжения метрополитена, оптимизировать её энергоэффективность.

Індекс рубрикатора НБУВ: О811.707

Шифр НБУВ: Ж100119 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Одним із ключових і недостатньо вивчених питань за умови впровадження бортових ємнісних накопичувачів енергії (БЄНЕ) в метрополітені є визначення їх раціональних параметрів (потужності та енергоємності). Проаналізовано існуючі методи та підходи щодо вибору параметрів БЄНЕ. Визначено недоліки для кожного методу та підходу. Обгрунтовано необхідність розробки підходу, який би надав можливість повною мірою врахувати фактори впливу реальних умов експлуатації поїзда метрополітену. Існуючі методи та підходи щодо вибору раціональних параметрів мають недоліки та не враховують повною мірою фактори реальних умов експлуатації поїзда метрополітену. Запропоновано комплексний підхід, який враховує зазначені фактори впливу та надає можливість здійснювати вибір раціональних параметрів БЄНЕ за двома показниками: масою та вартістю системи накопичення. Визначено раціональні параметри БЄНЕ для заданих умов експлуатації поїзда метрополітену з використанням комплексного підходу. Розраховано кількість заощадженої електроенергії за рахунок впроваджень бортового накопичувача з раціональними параметрами. Результати досліджень можуть бути використані під час проектування, створення та впровадження рухомого складу метрополітену з БЄНЕ, а також під час експертної оцінки кількості заощадженої електроенергії.