Quality analysis of currents and voltages in circuits of asynchronous auxiliary machines of electric locomotives
Keywords:
auxiliary machines, unbalance of currents and voltages, phase conversion system, balancing capacitors, asynchronous auxiliary machinesAbstract
The formation of a three-phase voltage is necessary for the operation of asynchronous auxiliary machines of an electric locomotive. At present, a three-phase voltage is formed at an industrial frequency from a single-phase voltage using a phase number conversion system. The phase number conversion system consists of balancing capacitors and resistors. In this paper, an analysis is made of the phase number converting system currently in use. The study of the system revealed the presence of amplitude and angular asymmetry of currents and voltages. The voltage asymmetry coefficient in the negative sequence on the stator windings and the current asymmetry coefficient in the negative sequence during the operation of three asynchronous auxiliary machines significantly increase relative to the allowed values under the condition of the failure-free operation of electric motors. The study of the currents and voltages asymmetry in the stator windings of asynchronous motors of locomotive auxiliary machines was carried out in the Simulink environment of the mathematical program «Mathlab». The study was carried out at a voltage of the contact network supplying an electric locomotive of 25 000 V and three operating asynchronous auxiliary machines. The calculations were performed by the method of symmetrical components based on the theory of multi-phase electrical systems under different operating conditions of the phases. For each of the systems of voltage and current sequences, the electromagnetic processes in the phases are similar, which makes it possible to use single-line diagrams for each sequence and perform calculations with an assessment of the quality of voltage and current in three phases.
References
Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К) : руководство по эксплуатации. В 2 т. Новочеркасск : Новочеркасский электровозостроительный завод, 2007.
Стратегия научно-технологического развития холдинга "РЖД" на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга) : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 17.04.2018 № 769/р. URL: http://www.rzd-expo.ru/innovation/sait_WB.pdf (дата обращения 18.06.2022).
ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2014–07–01. М. : Стандартинформ, 2014. 15 с.
Причина снижения эффективности преобразования электрической энергии и электромагнитной совместимости элементов в электротехническом комплексе / Н.Л. Рябченок, Т.Л. Алексеева, Н.М. Астраханцева и др. // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иркутск, 2013. Т. 2. С. 370–376.
Литовченко В.В. 4gS четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. № 3. С. 64–73.
Маевский О.А. Энергетические характеристики вентильных преобразователей. М. : Энергия, 1978. 320 с.
Демирчан К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники. СПб. : Питер, 2009. Т. 2. 431 с.
Уточненный закон сохранения энергии / Н.Л. Рябченок, Т.Л. Алексеева, К.П. Якобчук и др. // rusnauka.com : сайт. URL:http://www.rusnauka.com/42_PRNT_2015/Tecnic/5_202603.doc.html (дата обращения 10.08.2022).
Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л. : Энергоатомиздат, 1989. 368 с.
Основы теории цепей / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил и др. М. : Энергоатомиздат, 1989. 528 с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М. : Высшая школа, 1978. 528 с.
Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. : Наука, 1973. 831 с.
ГОСТ 30804.4.7-2013. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. Введ. 2014–01–01. М : Стандартинформ, 2013. 38 с.
Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. М. : Транспорт, 1980. 470 с.
Тихменев Б.Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями. М. : Транспорт, 1958. 277 с.
Energy-saving driving of heavy trains / N. Ryabchenok, T. Alekseeva, L. Astrakhancev et al. // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Vol. 982. Р. 491–508.
Parallel operation of an inverter with an electrical ac network / Alekseeva T.L., Ryabchyonok N.L., Astrakhantsev L.A. et al. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Transport and Infrastructure of the Siberian Region, SibTrans 2019. 2020. С. 012003. DOI 10.1088/1757-899X/760/1/012003.
Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса / У. Дж. Харрис, С.М. Захаров, Дж. Ландгрен и др. М. : Интекст, 2002. 408 с.
Осипов С.И., Осипов С.С. Теория электрической тяги. М. : УМК МПС РФ, 2000. 592 с.
Савоськин А.Н., Кулинич Ю.М., Алексеев А.С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть – электровоз» // Электричество. 2002. № 2. С. 29–35.
Михальчук Н.Л., Макаров В.В. Электромагнитная совместимость электровозов однофазно-постоянного тока и электроснабжения общего назначения // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы IV всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иркутск, 2013. Т. 2. С. 384–392.
Бурков А.Т. Электроника и преобразовательная техника. М. : УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2015. Т. 2. 307 с.
Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М : Транспорт, 1988. 310 с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М. : Высшая школа, 1996. 638 с.
Засорин С.Н., Мицкевич В.А., Кучма К.Г. Электронная и преобразовательная техника. М : Транспорт, 1981. 319 с.
Зиновьев Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей. Новосибирск : НГУ, 1990. 219 с.
Бадер М.П. Повышение эффективности тягового электроснабжения постоянного тока и обеспечение электромагнитной совместимости // Электроснабжение и водоподготовка. 2000. № 2. С. 62–66.28.
Jennela S., Raj Kumar V. THD Analysis of One-Cycle and PWMControlled Active Power Filters // Power Electronics and Renewable Energy Systems : proceedings of ICPERES. Springer, 2014. P. 225-236.
Mohanraj K., Danya Bersis C., Sekhar S. Simulation of Open Loop and Feed-BackControlled Bridgeless PFC BoostConverter // Power Electronics and Renewable Energy Systems : proceedings of ICPERES. Springer, 2014. P. 29–38.
Prasuna P.V., Rama Rao J.V.G., Lakshmi Ch.M. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). 2013. Vol. 2 (4). Р. 2368–3376.
Алексеева Т.Л., Рябченок Н.Л. Энергосберегающее использование электрической энергии // Universum: Технические науки. 2016. № 11 (32). С. 25–30.
Alekseeva T., Ryabchyonok N., Astrakhantsev L. Technology of Electric Power Efficient Use in Transport // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport EMMFT. Voronezh, 2017. P. 120–133.
Инновационные перспективы тягового электроподвижного состава / А.В. Воротилкин, Н.Л. Михальчук, Н.Л. Рябченок и др. // Мир транспорта. 2015. Т. 13. № 6. С. 62–76.
Астраханцев Л.А., Асташков Н.П. Обоснование метода построения автоматизированной системы управления производительностью мотор-вентиляторов на электровозах // Вестн. Иркутск. гос. техн. ун-та. 2012. № 3 (62). С. 90–95.
Повышение электромагнитной совместимости подвижного состава / Л.А. Астраханцев, Н.П. Асташков, Н.Л. Рябченок и др // Безопасность регионов – основа устойчивого развития. 2012. Т. 1-2. С. 92–94.
Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги. М : Маршрут, 2005. 446 с.
