Энергетическая эффективность тягового привода магистральных электровозов

Предметом исследования является энергетическая эффективность системы тягового электроснабжения и тягового электропривода электровозов. Научное обоснование оценки энергетической эффективности взаимосвязанной системы электрической тяги поездов направлено на решение задач по снижению потерь напряжения в контактной сети, активной мощности в контактной сети и тяговом электроприводе электровозов за счет полного и непрерывного использования электрического потенциала системы электроснабжения. В основу методологии исследований положены закон сохранения энергии, математическое моделирование энергетического процесса и спектральный анализ напряжения и тока на токоприемнике электровоза. Аналитически и результатами расчета доказано, что значительные потери напряжения, активной мощности в контактной сети, тяговом электроприводе электровозов вызваны неудовлетворительной работой регуляторов мощности и несоответствием уровня напряжения в контактной сети мощности, которая необходима для реализации тяжеловесного и скоростного вождения поездов. Для устранения отрицательного влияния индуктивного сопротивления тягового электроснабжения переменного тока на энергетическую эффективность и скорость движения поездов предложено повышать напряжение в контактной сети постоянного тока и разрабатывать регуляторы мощности электровозов. Математической моделью системы электрической тяги постоянного тока показаны возможности снижения потерь электрической энергии и повышения скорости движения за счет применения электрического полупроводникового вариатора для согласования высокого напряжения в контактной сети с напряжением тяговых электродвигателей электровоза.