Підвищення надійності системи автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро
Abstract
UKR: Метою даної роботи є аналіз можливих напрямків підвищення експлуатаційних показників електрорухомого складу залізниць постійного струму. Саме робота присвячена вдосконаленню систем автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл де джерелом живлення є генератор постійного струму. Кількість електровозів та електропоїздів залізниць та його вузлів, які вичерпали термін експлуатації, але ще тривалий термін будуть знаходитися в експлуатації, зберігає актуальність досліджень можливих напрямків модернізації та специфіки роботи систем. Методи. В роботі застосовано аналіз та узагальнення раніше виконаних досліджень. Методологічною основою дослідження є математичні апарати теорії автоматичного керування та теорії надійності. Об’єктом дослідження є процес функціонування низьковольтних кіл управління електрорухомого складу залізниць постійного струму з генераторами постійного струму у якості джерела енергії. Предметом дослідження є регулятор напруги власних потреб на основі сучасної елементної бази. Результати. Пропонується варіант системи автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл з генераторними джерелами живлення для електрорухомого складу постійного струму. Основою системи є вузол регулювання напруги, який у існуючого складу виконано на основі вугільного вібраційного регулятора напруги. Як альтернатива пропонується система на основі операційних підсилювачів та використанням пропорційних або пропорційне-інтегральних законів регулятора у структурі. Моделювання динамічних процесів вказує на структурну стійкість системи та якісні перехідні процеси. Порівняння показників безвідмовності вузлів вказує
на можливе збільшення термінів між обслуговуваннями та економію коштів. Порівняння виконано для систем які довготривало знаходяться в експлуатації та тих, що пропонуються. Наукова новизна. Пропонується впровадження вузла системи автоматичного регулювання напруги на сучасній елементній базі, що дозволяє покращити показники надійності системи та впровадити малу, економну, модернізацію рухомого складу залізниць з вичерпаним терміном експлуатації. Практична значимість. Одержані результати можуть бути використані підприємствами, які виконують капітальний ремонт електропоїздів та електровозів постійного струму з продовженням термінів експлуатації. Впровадження блоків, що пропонується, дає можливість виконати заміну діючих, основаних на контактних релейних системах із швидким зносом контактів, частим обслуговуванням та налагодженням. В результаті нові блоки можна перевести на обслуговування під час поточних ремонтів за рахунок впровадження безконтактних систем та збільшення вірогідності безвідмовної роботи та задіяти персонал, який завжди є в локомотивних депо. Це знижує собівартість обслуговування за рахунок
впровадження сучасної елементної бази та виключення з технологічного процесу технічних обслуговувань існуючих блоків.
ENG: The purpose of this work is the analysis of possible directions for improving the performance indicators of electric rolling stock of direct current railways. The work is devoted to the improvement of systems of automatic voltage regulation of low-voltage circuits where the power source is a direct current generator. The number of electric locomotives and electric trains of railways and their units, which have exhausted their service life, but will be in service for a long time, preserves the relevance of research into possible directions of modernization and the specifics of system operation. Methodology. The work uses the analysis and generalization of previously performed research. The methodological basis of the research is the mathematical apparatus of the theory of automatic control and the theory of reliability. The object of research is the process of functioning of low-voltage control circuits of electric rolling stock of direct current railways with direct current generators as an energy source. The subject of the study is a voltage regulator for own needs based on a modern element base. Findings. A variant of the system of automatic voltage regulation of low-voltage circuits with generator power sources for electric rolling stock of direct current is offered. The basis of the system is the voltage regulation node, which in the existing structure is made on the basis of a carbon vibration regulator on a strip. As an alternative, a system based on operational amplifiers and the use of proportional or proportional-integral laws of the regulator in the structure is proposed. Modeling of dynamic processes indicates the structural stability of the system and qualitative transition processes. A comparison of the no-failure indicators of the nodes indicates a possible increase in terms between services and cost savings. The comparison is made for systems that are in operation for a long time and those that are offered. Originality. It is proposed to implement the node of the system of automatic voltage regulation on a modern elemental basis, which allows to improve the reliability of the system and implement a small, economical, modernization of rolling stock of railways with an exhausted service life. Practical value. The obtained results can be used by enterprises that carry out major repairs of electric trains and direct current electric locomotives with extended service life. The implementation of the proposed units makes it possible to replace existing contact-based relay systems with fast contact wear, frequent maintenance and debugging. As a result, new units can be transferred to service during current repairs due to the introduction of non-contact systems and increase the probability of trouble-free operation and use the personnel who are always present in locomotive depots. This reduces the cost of maintenance due to the introduction of a modern element base and exclusion from the technological process of maintenance of existing units.
ENG: The purpose of this work is the analysis of possible directions for improving the performance indicators of electric rolling stock of direct current railways. The work is devoted to the improvement of systems of automatic voltage regulation of low-voltage circuits where the power source is a direct current generator. The number of electric locomotives and electric trains of railways and their units, which have exhausted their service life, but will be in service for a long time, preserves the relevance of research into possible directions of modernization and the specifics of system operation. Methodology. The work uses the analysis and generalization of previously performed research. The methodological basis of the research is the mathematical apparatus of the theory of automatic control and the theory of reliability. The object of research is the process of functioning of low-voltage control circuits of electric rolling stock of direct current railways with direct current generators as an energy source. The subject of the study is a voltage regulator for own needs based on a modern element base. Findings. A variant of the system of automatic voltage regulation of low-voltage circuits with generator power sources for electric rolling stock of direct current is offered. The basis of the system is the voltage regulation node, which in the existing structure is made on the basis of a carbon vibration regulator on a strip. As an alternative, a system based on operational amplifiers and the use of proportional or proportional-integral laws of the regulator in the structure is proposed. Modeling of dynamic processes indicates the structural stability of the system and qualitative transition processes. A comparison of the no-failure indicators of the nodes indicates a possible increase in terms between services and cost savings. The comparison is made for systems that are in operation for a long time and those that are offered. Originality. It is proposed to implement the node of the system of automatic voltage regulation on a modern elemental basis, which allows to improve the reliability of the system and implement a small, economical, modernization of rolling stock of railways with an exhausted service life. Practical value. The obtained results can be used by enterprises that carry out major repairs of electric trains and direct current electric locomotives with extended service life. The implementation of the proposed units makes it possible to replace existing contact-based relay systems with fast contact wear, frequent maintenance and debugging. As a result, new units can be transferred to service during current repairs due to the introduction of non-contact systems and increase the probability of trouble-free operation and use the personnel who are always present in locomotive depots. This reduces the cost of maintenance due to the introduction of a modern element base and exclusion from the technological process of maintenance of existing units.
Description
Д. Білухін: ORCID 0000-0002-2791-617X,
В. Васильєв: ORCID 0000-0001-7551-2332
Keywords
електровоз, електропоїзд, регулятор, стійкість, надійність, electric locomotive, electric train, regulator, stability, reliability, КЕРС
Citation
Білухін Д. С., Васильєв В. Є. Підвищення надійності системи автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл електрорухомого складу постійного струму. Транспортні системи та технології перевезень. Дніпро, 2024. Вип. 27. С. 22–27. DOI: 10.15802/tstt2024/307378.