Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı

A generalized mathematical model of DC catenary lines

DC katener hatlarının genelleştirilmiş matematiksel modeli

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 489471 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Most of the subway systems are powered by electricity around the world. Although both AC and DC systems can be employed for energization, DC electrified systems are commonly preferred. The DC catenary line voltage can be calculated trivially for stationary systems at steady state. However, accurate modeling of the catenary voltage during the movement of the subway trains is cumbersome, as it requires solution of differential equation systems. This thesis proposes a generalized model for catenary voltage variation of DC powered systems. One of the challenges of modeling problem is calculation of the electrical parameters of the system, because of the non-regular shape of the rails, on which the electric current flows. The thesis firstly develops an analytical method for accurate computation of electrical parameters of the system, and validates it using finite elements analysis. After that, by using the electrical parameters the voltage and current variations through the catenary line are investigated analytically for different mode of operations of the subway trains, such as constant speed and accelerating/decelerating operations. Because of the dynamical behavior of the system, both time and position dependent differential equations are defined during the analytical derivations. The solution of the system based on differential equations is not trivial, and requires significant computational burden, Therefore, this work, proposes a linearized method in order to improve the computational performance of the derived model. The proposed linear method enables solution of the system with improved computational performance, while maintaining a high accuracy. Moreover, the effect of the regenerative braking and the effect of multiple substation and train are investigated. The results of the analytical solution of voltage variation are compared with the real life test results.

Summary:

Dünyadaki çoğu metro sistemi elektrik ile çalıstırılmaktadır. Her ne kadar AC ve DC sistemlerin ikisi de enerjilendirmede kullanılabilse de, genellikle DC sistemler tercih edilmektedir. (DC katener hattı gerilim tahmini metronun elektriksel güvenliği ve tren kontrolü açısından önemli olduğu için metro operatörleri için önemli bir rol oynamaktadır.) DC katener hattı gerilimi durağan ve denge durumuna ulaşmış sistemler için kolaylıkla çözülebilmektedir. Fakat, metro trenlerinin hareketi sırasında katener hattı geriliminin doğru modellenmesi, diferansiyel denklem sistemlerinin çözümünü gerektirdiği için yavaş olmaktadır. Bu tez, DC ile enerjilendirilmiş sistemlerin katener gerilim değişimleri için genelleştirilmiş bir model önermektedir. Modelleme probleminin zorluklarından biri, elektrik akımının aktığı rayların düzensiz şekli nedeniyle, sistemin elektrik parametrelerinin hesaplanmasıdır. Tezde, önce sistemin elektrik parametrelerinin doğru hesaplanması için analitik bir yöntem geliştirilmekte ve sonlu elemanlar analizi kullanarak doğrulanmaktadır. Bundan sonra, elektrik parametreleri kullanılarak, sabit hız ve hızlanma/yavaşlama gibi metro treninin farklı çalısma tarzları için katener hattı boyunca gerilim ve akım degisimleri analitik olarak araştırılmaktadır. Sistemin dinamik davranışından dolayı zamana ve konuma bağlı diferansiyel denklemler, analitik çözümlemeler sırasında tanımlanmaktadır. Sistemin diferansiyel denklemlere dayalı çözümü kolay değildir ve önemli bir hesaplama yükü getirir. Bu sebeple bu çalışma, türetilmiş modelin hesaplama performansını arttırmak için doğrusal bir yöntem önermektedir. Önerilen doğrusal yöntem, yüksek doğruluk oranını korurken, geliştirilmiş hesaplama performansı ile sistemin çözümünü sağlar. Ayrıca, rejeneratif frenleme etkisi ve çok sayıda güç merkezinin ve trenlerin etkileri araştırılmıştır. Analitik çözümün sonucu elde edilen gerilim değişimleri, gerçek hayatta elde edilen test sonuçları ile karşılastırılmıştır.