Desarrollo de un simulador de laboratorio del sistema de alimentación 2x25kV de trenes de alta velocidad

García Bajo, José Ignacio (2016). Desarrollo de un simulador de laboratorio del sistema de alimentación 2x25kV de trenes de alta velocidad. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Desarrollo de un simulador de laboratorio del sistema de alimentación 2x25kV de trenes de alta velocidad
Autor/es:
  • García Bajo, José Ignacio
Director/es:
  • Platero Gaona, Carlos Antonio
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Junio 2016
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Los sistemas de transportes ferroviarios surgen de la necesidad de buscar un medio alternativo al transporte de mercancías. Tras la aparición de la locomotora de vapor y sucesivas evoluciones, fue a mediados del siglo XIX cuando llegó la revolución al transporte ferroviario: se procedió a la electrificación del sistema. Inicialmente este sistema utilizaba corriente continua. Sin embargo, a pesar de que aún sigue teniendo aplicaciones, la corriente alterna se ha impuesto a la corriente continua, especialmente cuando la demanda de potencia es elevada y en concreto para los trenes de alta velocidad. Para los sistemas ferroviarios alimentados en corriente alterna, se diseñó en primer lugar una alimentación de los mismos conocida como 1x25kV. Sin embargo, para los trenes de alta velocidad, que demandan grandes picos de potencia, y tratando de reducir el coste en base a reducir el número de subestaciones eléctricas de tracción, se desarrolló el sistema 2x25kV. Por tanto, entre las ventajas del sistema 2x25kV podemos destacar: - La disminución de las caídas de tensión en las líneas ferroviarias. - Se aumenta la distancia entre SET, consiguiendo con ello reducir el número de SET necesarias para la instalación, con la reducción de costes que supone. - Permite transmitir mayor potencia. - La reducción de las inducciones electromagnéticas en el terreno, disipando así las tensiones de paso, al impedir que la intensidad retorne por el carril. A su vez, al paralelo con la catenaria, se logra contrarrestar el campo magnético generado por la catenaria. A pesar de estas importantes ventajas, tiene un gran inconveniente frente al sistema 1x25kV. Cuando se produce un cortocircuito, mientras que en el sistema 1x25kV existía una relación lineal entre la impedancia que observa la subestación y el kilómetro en el que tiene lugar dicha falta, en el sistema 2x25kV no existe tal relación. Es en este punto donde surge el motivo del doctorado en el cual se engloba este trabajo de fin de grado: la búsqueda de un nuevo método de detección de cortocircuitos en las líneas ferroviarias de trenes de alta velocidad con alimentación 2x25kV. Este método se basa en dos características: el módulo de las intensidades que recorren los autotransformadores cuando se produce un cortocircuito así como la variación del desfase que tiene lugar entre las tensiones e intensidades de los autotransformadores en esos casos. El objeto de este trabajo es realizar ensayos en un simulador de laboratorio que emule el funcionamiento de la red ferroviaria y comparar los resultados con los obtenidos mediante simulación de MATLAB por parte del doctorando. En los ensayos de los módulos, principal objetivo del trabajo, los cortocircuitos se realizaron entre catenaria y rail y feeder y rail, en los cinco casos siguientes: la línea se encuentra en vacío, existe un tren en el primer tramo, existe un tren en el segundo tramo, existe un tren en el tercer tramo y existen dos trenes, uno en el primer tramo y otro en el tercero, cada uno en un sentido diferente. Para los ensayos de los desfases, los ensayos se realizaron principalmente en vacío, y también se realizaron, en menor medida, ensayos con trenes para evaluar su influencia. Se descubrió un nuevo sistema de detección de cortocircuitos en la red ferroviaria ya que, midiendo estas intensidades y comprobando que se puede dividir la línea en varios intervalos, podemos averiguar el kilómetro en el que ha tenido lugar el cortocircuito. Además, para averiguar si se ha producido entre catenaria y rail o entre feeder y rail, se puede averiguar fácilmente midiendo la intensidad en ambos conductores y observando en cuál se produce un mayor aumento de la intensidad. Esta detección del cortocircuito queda más preciso con el estudio del desfase entre tensiones e intensidades. Sin embargo, los desfases obtenidos entre tensiones e intensidades no se corresponden exactamente con lo predicho en la simulación en MATLAB, por lo que queda como posibles líneas futuras de investigación tratar de localizar el problema en estos ensayos y comprobar si coinciden con el modelo teórico o si finalmente no coinciden.

Más información

ID de Registro: 42962
Identificador DC: http://oa.upm.es/42962/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:42962
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 22 Sep 2016 08:59
Ultima Modificación: 13 Oct 2016 14:36
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