Результаты поиска

Предметом исследования является силовой тиристорный преобразователь электровозов переменного тока и его влияние на коэффициент мощности локомотива. Предложен и проанализирован новый способ повышения коэффициента мощности электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями электроэнергии. К таким электровозам относятся локомотивы серий 2ЭС5К, ВЛ85, ЭП1 и др. В начале статьи кратко рассмотрены существующие способы повышения коэффициента мощности и указан их недостаток по сравнению с предложенным способом. Также проанализирован недостаток существующих преобразователей, заключающийся в наличии задержки открытия тиристоров в начале полупериода питающего напряжения. В предлагаемом способе подразумевается модернизация цепей управления тиристорами преобразователя, благодаря которой в начале полупериода за счет питающего напряжения на управляющем электроде самопроизвольно создается ток управления. Благодаря этому тиристоры открываются с минимальной задержкой относительно начала полупериода. Для оценки эффективности предложенной модернизации было проведено компьютерное моделирование работы силовой схемы электровоза в программе ORCAD. Моделирование проводилось для двух вариантов: силовая схема со штатными преобразователями и силовая схема с преобразователями, модернизированными в соответствии с предлагаемым способом. При моделировании исследовалось изменение значения коэффициента мощности электровоза при различных токе тяговых двигателей, зоне и угле регулирования. При исследовании осциллограмм токов различных плеч преобразователя обнаружено, что при использовании модернизированных преобразователей момент окончания сетевой коммутации наступает раньше, чем в штатной схеме. Отсутствует также участок с отрицательным напряжением на выходе преобразователя в начале полупериода. В конце статьи приведены значения коэффициента мощности электровоза при различных условиях. Эти результаты показывают, что использование предлагаемого способа повышает коэффициент мощности электровоза в среднем на 1,2 процентных пункта.

Приведена методика определения потерь в основных элементах двухзвенных преобразователей частоты (выпрямителе и инверторе), которая позволяет дополнить математическую модель процесса испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки и использовать ее при проектировании испытательных станций, в том числе для расчета мощности станции, потребляемой из сети. Практической ценностью данной методики является отсутствие необходимости использования приборов для измерения мощности переменного тока с частотой, отличной от 50 Гц.

Приведены сведения о политике ОАО «РЖД» в области энергосбережения и энергоэффективности. Проведена оценка энергетической эффективности применения метода взаимной нагрузки при испытании асинхронных машин на примере тяговых двигателей НТА-1200.

Рассматриваются причины возникновения корпусных вибраций в подшипниках качения в собранной машине, и на основе их измерения и анализа предлагается метод безразборного определения радиальных зазоров в них. Предложен и обоснован алгоритм вибрационного прогнозирования технического состояния подшипников качения в тяговых двигателях локомотивов.

В статье рассмотрен вопрос повышения эффективности работы преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока. Приведен алгоритм расчета потерь электроэнергии в преобразовательных агрегатах по фиксируемым системой действующим значениям фазного напряжения первичной обмотки трансформатора и тока нагрузки каждого преобразовательного агрегата. На примере условной тяговой подстанции дана оценка влияния уставок срабатывания режимной автоматики преобразовательных агрегатов на потери электрической энергии.

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.

Рассматривается кинематическая схема стенда для экспериментальных исследований частотного асинхронного привода. Приводятся описание кинематической схемы и математической модели при взаимной нагрузке, пример построения семейства механических характеристик на основе экспериментальных данных с учетом внутренних потерь в машине. Приведены динамическая модель асинхронного двигателя и результаты моделирования в приложении Simulink.

В статье представлен способ определения тиристорных плеч выпрямительно-инверторного преобразователя (инвертора) электровоза, на которые пропущены импульсы управления. Способ основан на анализе длительности коммутации тока тиристоров плеч инвертора и скорости нарастания выпрямленного тока в цепи инвертора электровоза. Реализация способа осуществляется за счет доработки программного обеспечения микропроцессорной системы управления электровоза. Проведено имитационное моделирование электромагнитных процессов выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза переменного тока серии 3ЭС5К «Ермак» в режиме рекуперативного торможения при аварийной работе на примере пропусков импульсов управления на тиристорные плечи VS2 и VS7. В результате моделирования получены данные, которые подтверждают эффективность предложенного авторами способа.

Проанализированы недостатки используемых в тяговом электроснабжении ступенчатой системы автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН) и системы бесконтактного автоматического регулирования напряжения (БАРН) с реакторным переключающим устройством преобразовательного трансформатора. Рассмотрена схема тиристорно-реакторного переключающего устройства (ТРПУ), подключенного к первичной обмотке трансформатора. Приведено краткое описание работы трансформатора с ТРПУ и порядок расчета симметричных и несимметричных внешних естественных характеристик преобразовательного агрегата с ТРПУ. На основании зависимости энергетических показателей преобразовательного агрегата от сопротивления неуправляемого реактора ТРПУ предложена методика расчета рационального сопротивления неуправляемого реактора, где за критерий рациональности принят коэффициент мощности преобразовательного агрегата. Методика включает в себя два этапа: первый - расчет семейства значений коэффициента мощности преобразовательного агрегата в зависимости от сопротивления неуправляемого реактора и тока нагрузки преобразовательного агрегата; второй - определение среднего по току нагрузки значения коэффициента мощности преобразовательного агрегата для каждого рассматриваемого значения сопротивления неуправляемого реактора ТРПУ и определение рационального для рассматриваемых внешних естественных характеристик агрегата. В соответствии с представленной методикой произведен расчет минимального допустимого и рационального сопротивлений неуправляемого реактора ТРПУ в составе преобразовательного агрегата с преобразовательным трансформатором ТРДП-16000/10. С учетом выбранного рационального значения сопротивления неуправляемого реактора ТРПУ произведен расчет и представлены внешние естественные характеристики преобразовательного агрегата с ТРПУ и преобразовательным трансформатором ТРДП-16000/10. Проверка работоспособности представленной методики расчета для решения задачи выбора рационального сопротивления неуправляемого реактора была проведена на физической модели преобразовательного агрегата c ТРПУ, с 12-пульсовым выпрямительным блоком, с трансформатором мощностью 30 кВ∙А и линейным первичным напряжением 380 В. Сравнение экспериментальных и расчетных значений показало незначительное расхождение, не превышена допустимая погрешность. Определение величины сопротивления неуправляемого реактора на основании разработанной методики обеспечивает получение наибольших значений коэффициента мощности преобразовательного агрегата.

Статья посвящена разработке программного обеспечения для анализа и преобразования данных, полученных при исследовании поверхности коллектора тяговых электродвигателей с помощью прибора контроля профиля коллектора ПКП-4М. Применение данного компьютерного приложения в процессе обработки экспериментальных данных позволит повысить достоверность контроля профиля коллектора, а также рассчитать основные диагностические параметры, характеризующие влияние профиля на процесс коммутации.

В статье предлагается изменение алгоритма работы плеч выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза ВЛ85 с целью индивидуального регулирования напряжения на тяговых двигателях при сохранении единой централизованной системы управления всеми преобразователями электровоза. Предложенные решения могут быть применены для ликвидации начавшегося боксования колесных пар локомотива без снижения силы тяги небоксующих колесных пар.

В статье рассмотрены различные подходы при оценке токовых уставок на включение и отключение второго преобразовательного агрегата при внедрении систем резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока. Рассмотрены преимущества и недостатки существующих методов. Предложен видоизмененный алгоритм расчета токовых уставок срабатывания режимной автоматики преобразовательных агрегатов. Сравнительный анализ токов срабатывания автоматики преобразовательного агрегата выполнен на примере тяговых подстанций действующего участка Западно-Сибирской железной дороги.

В статье предлагается использование косвенного метода определения мощности, пот-ребляемой (генерируемой) асинхронными тяговыми двигателями, в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки и с учетом особенностей их питания от преобразователей частоты, что позволяет отказаться от использования сложных аппаратно-программных комплексов в пользу стандартных общепромышленных электроизмерительных приборов.

В статье рассмотрена программа проведения испытаний асинхронных тяговых двигателей подвижного состава железных дорог. На основании рекомендаций государственных стандартов по испытаниям асинхронных двигателей составлен алгоритм проведения испытаний, учитывающий предложенные схемные решения и функциональные возможности основных средств испытаний.

Целью данной статьи является анализ снижения напряжения в контактной сети от некачественной работы электровоза переменного тока при пропуске тяжеловесных поездов. Тяжеловесное движение сегодня рассматривается как действующий и необходимый инструмент для повышения весовых норм и увеличения пропускной способности участков железной дороги. В статье приведена статистика пропуска тяжеловесных и соединенных поездов по Красноярской железной дороге за 2019 и 2020 годы. Для эффективного использования тяжеловесного движения необходимо решить ряд проблем, одна из которых заключается в снижении напряжения в контактной сети при пропуске тяжеловесных поездов, это негативно сказывается на скорости движения поезда по перегону, ухудшаются условия охлаждения силового оборудования электровоза и т.д. В результате анализа работы тиристорного выпрямительно-инверторного преобразователя выявлен ряд недостатков. Причина низкого коэффициента мощности электровоза заключается в использовании устаревшей элементной базы на основе тиристоров, их закрытие осуществляется только в следующем полупериоде напряжения, длительная коммутация и большой угол открытия тиристоров приводят к значительному реактивному току в контактной сети. На основе анализа потерь напряжения на токоприемнике сделан вывод о необходимости уменьшения длительности процесса коммутации плеч ВИПа, при котором происходит короткое замыкание вторичной обмотки тягового трансформатора. Предложен альтернативный вариант преобразователя на основе полностью управляемых полупроводниковых приборов - IGBT-транзисторов. Возможность открытия и закрытия в любой момент времени таких элементов позволяет максимально уменьшить угол сдвига фаз и повысить коэффициент мощности. За счет практически мгновенной коммутации транзисторов искажение в контактной сети минимизировано.

Рассмотрен алгоритм полиномиальной интерполяции для аналого-цифрового преобразо-вателя с длительностью калибровки 1 мс. Приведен пример восстановления пропущенных значений для обеспечения заданной точности обработки входного сигнала.

Актуальным вопросом является повышение коэффициента мощности электроподвижного состава. Один из способов повышения коэффициента мощности в режимах тяги и рекуперативного торможения предложен учеными ИрГУПСа - это применение выпрямительно-инверторного преобразователя на IGBT-транзисторах с измененными алгоритмами управления. Данное решение позволяет значительно снизить потребление реактивного тока из контактной сети, увеличить пропускную способность железнодорожных участков, повысить техническую скорость, увеличить КПД тяговой системы электроснабжения, а также повысить количество возвращаемой электроэнергии в контактную сеть в режиме рекуперативного торможения. Представляет интерес исследование работоспособности данного преобразователя. Объемы грузов, провозимых по железнодорожным магистралям Российской Федерации, продолжают увеличиваться. Одним из ключевых звеньев в обеспечении заданных темпов роста тонна-километровой работы является наличие мощного тягового подвижного состава, оборудованного соответствующим тяговым приводом. Мощный тяговый привод характеризуется значительным потреблением тока. Чтобы обеспечить его протекание по плечам преобразователя, применяется параллельное соединение силовых полупроводниковых приборов. Для современных преобразователей электровозов в плече используют четыре параллельные ветви силовых ключей. Особенности параллельной работы ветвей плеча сказываются на работоспособности преобразователя на IGBT-транзисторах. В данной статье предлагается рассмотреть одну из таких особенностей, а именно влияние паразитных индуктивностей на распределение токов по параллельным ветвям преобразователя в зависимости от точки подключения силовой шины переменного тока. Исследование проведено с помощью программного комплекса Matlab Simulink. В статье рассмотрены различные варианты топологии соединения силовых шин и представлены диаграммы распределения токов в параллельных ветвях плеча для каждого способа подключения. Произведена оценка таких параметров, как разброс пикового тока включения ветвей плеча, время выравнивания тока в течение периода проводимости и разница по величине тока в конкретных ветвях. Исходя из результатов исследования, а также учитывая существующие габариты для оборудования электровозов переменного тока, сделан вывод о наиболее оптимальном в применении варианте соединения силовых шин.

На тяговых подстанциях электрических железных дорог эксплуатируются различные преобразователи, в состав вентильных конструкций которых входят силовые вентили штыревого и таблеточного типа. При таком разнообразии вентильных конструкций становится актуальной проблема несоответствия объемов и качества информации о характеристиках и диагностических параметрах силовых полупроводниковых вентилей требованиям надежной работы системы электроснабжения. Для возможного прогнозирования нормальной работы диодов и тиристоров необходимы новые приборы и простые технологии профилактического диагностирования, соответствующие государственным и отраслевым стандартам и инструкциям. Одним из наиболее точных методов, позволяющих не только определить исправность вентилей, но и дать прогноз по сроку их службы, является метод диагностирования по повторяющемуся импульсному обратному току. Этот метод положен в основу создания прибора для измерения импульсных обратных токов (ПОИТ), который применяется на Западно-Сибирской железной дороге. С помощью этого прибора проведена диагностика около 30 тысяч вентилей, по результатам которой осуществлена отбраковка неисправных вентилей, спрогнозировано состояние вентилей на перспективу. Анализ статистики проведенных исследований позволил определить ряд мероприятий для повышения надежности работы преобразователей тяговых подстанций.

Статья посвящена исследованию эффективности применения новых выпрямительно-инверторных преобразователей электровозов переменного тока с коллекторным тяговым приводом. Рассмотрены аспекты организации тяжеловесного движения по электрифицированным железным дорогам Сибири и Дальнего Востока России с учетом обеспечения пропускной и провозной способности. Отмечается, что задача обеспечения пропускной и провозной способности электрифицированных участков железных дорог по устройствам электроснабжения в значительной мере зависит от величины напряжения в контактной сети. Предметами исследования являются параметры системы тягового электроснабжения 25 кВ, 50 Гц при работе электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе тиристоров и IGBT-транзисторов. Для сравнительной оценки эффективности применения электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе IGBT-транзисторов относительно параметров существующих электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе тиристоров выполняется количественная оценка уровня напряжения, токов и потерь напряжения в тяговой сети переменного тока. Произведен анализ осциллограмм кривых тока и напряжения тиристорного и IGBT-транзисторного выпрямительно-инверторных преобразователей. Для сравнительной оценки предложено использовать коэффициент подобия кривых тока электровозов с различными типами выпрямительно-инверторных преобразователей, рассчитанный методом эквивалентной синусоиды. Построение векторных диаграмм токов и напряжений в контрольных точках системы тягового электроснабжения переменного тока выполнялось при помощи графоаналитического метода, в результате рассчитаны напряжения и потери напряжения в контрольных точках тяговой сети. Численно доказывается, что электровозы с новыми выпрямительно-инверторными преобразователями на базе IGBT-транзисторов имеют в три раза меньшие суммарные потери напряжения в тяговой сети по сравнению с аналогичными показателями работы тиристорного преобразователя.

В статье рассмотрен алгоритм работы существующей режимной автоматики преобразовательных агрегатов. Ранее считалось, что применение автоматики включения-отключения резервных преобразовательных агрегатов является эффективным средством снижения потерь при регулировании мощности подстанции в зависимости от тяговой нагрузки. Определяющими факторами оценки эффективности автоматики являются токовые и временные уставки, а также ограничение количества переключений в сутки. Анализ графиков тяговой нагрузки показал, что существует достаточно большое число временных интервалов, где работа автоматики неэффективна. С одной стороны, это связано с тем, что нагрузка находится выше точки равенства потерь при одном и двух преобразовательных агрегатах довольно непродолжительное время, и автоматика подключает резервный преобразовательный агрегат уже в процессе снижения нагрузки и отключает его по истечении временной уставки, с другой - действующее ограничение количества переключений резервного преобразовательного агрегата в сутки не позволяет получить значительного экономического эффекта. Решение о применении режимной автоматики с существующими уставками может быть положительным, если при этом оцененный эффект в виде сокращения потерь электроэнергии будет выше совокупного ущерба от коммутаций резервного преобразовательного агрегата. Режимную автоматику в большинстве случаев следует рассматривать не как средство получения экономического эффекта, а как средство повышения надежности работы полупроводниковых выпрямителей в пиковые моменты нагрузки, что в свою очередь влияет на надежность электроснабжения тяги поездов в целом.