Increasing the stability and improving the functional properties of the electromechanical system of auxiliary machines of an electric locomotive
Keywords:
converter, electrical resistance, frequency, auxiliary machines, power controller, electric motorAbstract
Single-phase alternating current electric freight locomotives with a voltage of 25 kV and 50 Hz currently use an electromechanical system of three-phase asynchronous auxiliary buses with power supply from the secondary own needs winding of the electric locomotive's traction transformer. To convert a single-phase voltage, a phase number converter with symmetrical capacitors and a converter with direct frequency and phase coupling from 50 Hz to 162/3 Hz are used. At the rated voltage and the sinusoidal shape of the voltage curve in the transformer's own needs winding, the equipment does not ensure the amplitude and angular symmetry of the three-phase voltage on the stator windings of asynchronous electric motors of auxiliary machines. Due to the electromagnetic coupling of the traction windings with the transformer's own needs winding, when the voltage on the electric current collector is deflected and the voltage in the winding of its own needs is nonlinear, the voltage system and the reverse current in the windings of electric motors form a braking electromagnetic moment and the electric motors switch to an unstable branch of the mechanical characteristic turning to the short circuit mode. In the article, the proposed technical solutions for improving the operation of an electromechanical system are evaluated by means of the method of simulation modeling using the spectral FFT transformation and the developed theory of electromagnetic and energy processes. The improvement of the functional properties of the system is ensured through the use of an electric semiconductor variator and an autonomous three-phase inverter to smoothly change the voltage frequency on the stator windings of electric motors and the performance of auxiliary machines.
References
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).
