Повышение устойчивости и совершенствование функциональных свойств электромеханической системы вспомогательных машин электровоза
Ключевые слова:
преобразователь, электрическое сопротивление, частота, вспомогательные машины, регулятор мощности, электродвигательАннотация
На грузовых электровозах однофазного переменного тока напряжением 25 кВ 50 Гц в настоящее время применяется электромеханическая система трехфазных асинхронных вспомогательных машин с электроснабжением от вторичной обмотки собственных нужд тягового трансформатора электровоза. Для преобразования однофазного напряжения используются преобразователь числа фаз с симметрирующими конденсаторами, преобразователь с непосредственной связью частоты и числа фаз с 50 Гц на 16 2/3 Гц. При номинальном напряжении и синусоидальной форме кривой напряжения в обмотке собственных нужд трансформатора оборудование не обеспечивает амплитудную и угловую симметрию трехфазного напряжения на обмотках статора асинхронных электродвигателей вспомогательных машин. Из-за электромагнитной связи тяговых обмоток с обмоткой собственных нужд трансформатора при отклонении напряжения на токоприемнике электровоза и нелинейных искажений напряжения в обмотке собственных нужд система напряжений тока обратной последовательности в обмотках электродвигателей формирует тормозной электромагнитный момент и электродвигатели переходят на неустойчивую ветвь механической характеристики, оказываются в режиме короткого замыкания. В статье методом имитационного моделирования с использованием спектрального FFT-преобразования и разработанной теории электромагнитных, энергетических процессов выполнена оценка предложенных технических решений для улучшения работы электромеханической системы. Совершенствование функциональных свойств системы обеспечивается за счет применения электрического полупроводникового вариатора и автономного трехфазного инвертора для плавного изменения частоты напряжения на обмотках статора электродвигателей и производительности вспомогательных машин.
Библиографические ссылки
Прогноз научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года. М. : М-во образования и науки РФ, 2014. 244 с.
Об утверждении Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года : распоряжение Правительства Рос. Федерации от 27.11.2021 г. № 3363-р. Доступ из справ.-прав. системы КонсультантПлюс в локал. сети.
Крапивин М.И., Куцый А.П., Пузина Е.Ю. Разработка технических решений по увеличению пропускной способности системы тягового электроснабжения участка Восточного полигона // Проблемы электроэнергетики и телекоммуникаций Севера России : сб. науч. тр. V Междунар. науч.-практ. конф. Сургут, 2024. С. 180–186.
Бардушко А.Ю., Куцый А.П. Повышение пропускной способности электрифицированного участка железной дороги Якурим – Киренга на перспективу // Молодая наука Сибири. 2023. № 4 (22). С. 182–193. URL: https://ojs.irgups.ru/index.php/mns/article/view/1548/1038 (Дата обращения: 12.04.2025).
Рекордный транзит. В ОАО «РЖД» фиксируют рост объемов перевозок по Новому шелковому пути // Гудок : сайт. URL : https://gudok.ru/content/freighttrans/1558260/ (дата обращения 10.04.2025).
Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К) : руководство по эксплуатации. Т. 1. Кн. 1. Описание и работа. Электрические схемы. ИДМБ.661142.009.РЭ1. Новочеркасск : ВЭлНИИ, 2005. 266 с.
Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К): Руководство по эксплуатации. Т. 2. Кн. 5. Описание и работа. Электронное оборудование. Преобразователи. ИДМБ.661142.009.РЭ5. Новочеркасск. ВЭлНИИ, 2005. 142 с.
Паршин А.Н. Регулируемый электропривод на базе тиристорного преобразователя с непосредственной связью для систем собственных нужд электровозов переменного тока : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2006. 24 с.
Титова Т.С., Евстафьев А.М. Энергоэффективные системы вспомогательного электропривода электрического подвижного состава // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2017. № 5 (72). С. 60–63.
Алексеева Т.Л. Анализ закономерностей регулирования мощности в электроэнергетической системе. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2018. 208 с.
Рябченок Н.Л. Повышение энергетической эффективности регуляторов мощности электроподвижного состава. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2018. 196 с.
Рябченок Н.Л., Астраханцев Л.А., Тихомиров В.А. Энергосбережение в электроэнергетических системах и математическое обоснование совершенствования подготовки инженеров-электриков // Образование – Наука – Производство : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участ. Чита, 2024. Т. 1. С. 338–350.
Пустоветов М.Ю. Пульсации электромагнитного момента асинхронной электрической машины, работающей в составе вспомогательного электропривода электровоза переменного тока – фактор, способствующий отказам подшипников // Механики XXI веку. 2016. №15. С. 331–337.
Wheel slip control based on traction force estimation of electric locomotives / T. Ishrat, G. Ledwich, M. Vilathgamuwa et al. // Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC). Brisbane, 2016. DOI : 10.1109/AUPEC.2016.7749331.
Литовченко В.В., Невинский А.В., Сидорова Н.Н. Расщепитель фаз для вспомогательных машин электровозов переменного тока // Электротехника. 2012. № 12. С. 37–42.
Пат. 2309521 Рос. Федерация. Преобразователь частоты и числа фаз / А.В. Беляев, Л.В. Никонов, А.М. Рутштейн. № 2006106332/09 ; заявл. 28.02.2006 ; опубл. 27.10.2007, Бюл. № 30. 5 c.
Невинский А.В. Совершенствование системы питания вспомогательных электроприводов электровозов переменного тока : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2011. 23 с.
Энергетическая эффективность в электрических цепях с полупроводниковыми приборами / Т.Л. Алексеева, Н.Л. Рябченок, Л.А. Астраханцев и др. // Вестн. Южно-Урал. гос. ун-та. Сер. Энергетика. 2020. Т. 20. № 2. С. 89–98.
Бурков А.Т. Электроника и преобразовательная техника. М. : УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2015. Т. 2. 307 с.
Карзов Б.Н., Кастров М.Ю. Схемы коррекции коэффициента мощности с учетом фильтрации помех сетевого напряжения // Практическая силовая электроника. 2009. № 2 (34). С. 2–7.
Краснов И.Ю., Черемисин В.Н. Проектирование активного корректора коэффициента мощности и имитационное моделирование его работы // Изв. Томск. политехн. ун-та. 2009. Т. 314. № 4. С. 92–97.
Рощупкин Г.В., Шевцов Д.А., Благинин Д.В. Повышение энергоэффективности однофазного корректора коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2021. № 2 (82). С. 8–11.
Каталог тяговых электродвигателей ОАО НПО «Новочеркасский электровозостроительный завод» // Региональный Центр Инновационных Технологий : сайт. URL: http://www.rcit.su/techinfoE0.html (Дата обращения: 10.03.2025).
