Результаты поиска

В статье рассмотрены основные виды повреждений изоляторов контактной сети, приведена статис-тика по их отказам. Выявленные недостатки в существующих методах диагностирования говорят об ак-туальности проблемы, особенно на участках железных дорог постоянного тока. Произведены экспериментальные исследования по измерению напряженности электростатического поля на гирляндах изоляторов. Анализ проведенных исследований показал, что наличие в гирлянде неисправных изоляторов приводит к увеличению напряженности электростатического поля вокруг них. Предложены техническое устройство бесконтактного измерения электростатического поля и методика определения неисправного изолятора в гирлянде.

Контактная подвеска является линией электропередач особого рода с множественными электрическими соединениями проводов, которые образуют сложную топологию линейной электрической цепи. Аналитические модели расчета упрощают реальную топологию контактной подвески, что ограничивает их функциональное применение. Учет топологических особенностей возможен при использовании средств компьютерного моделирования, что влечет за собой усложнение расчетных алгоритмов моделей. Целью проведенного исследования являлось определение условий применения моделей токораспределения и перспективы развития в этой области. В статье рассмотрены существующие модели расчета токораспределения в контактных подвесках постоянного тока: модель естественного токораспределения, линейные аналитические модели, модель с бесконечным числом струн, модели с непосредственным применением законов Кирхгофа в матричном виде, конечно-элементная модель. Изложены основные положения и описаны расчетные возможности каждой модели. Сравнение расчетных моделей производилось для контактной подвески постоянного тока КС-250-3, предназначенной для высокоскоростного движения. Результаты работы могут использоваться для выбора оптимальной расчетной модели токораспределения при проектировании контактной подвески, тепловом анализе, расчете токонесущей способности, выявлении и устранении «узких мест» в контактной сети.

Совершенствование методов электрических расчетов в общем случае направлено на повышение точности получаемых результатов. Одним из направлений совершенствования методов расчета является учет в расчетах различных факторов, оказывающих влияние на точность расчета параметров системы тягового электроснабжения. В настоящей статье рассмотрен подход, направленный на совершенствование метода электрического расчета в части повышения точности путем изменения алгоритма расчета и учета ряда дополнительных факторов.

По результатам анализа существующих средств дренажной защиты выявлено, что ни одно из них не обеспечивает нахождение потенциала заземляющего устройства тяговой подстанции (ЗУ ТП) относительно медно-сульфатного электрода сравнения (МСЭ) в защитном диапазоне за весь период эксплуатации. Для устранения данного недостатка выполнено совершенствование автоматической дренажной установки. Основой работы автоматической дренажной установки является управление током дренажа путем изменения длительности импульса тока, регулируемой автоматически, относительно заданного значения потенциала «ЗУ ТП - МСЭ». В статье приведены функциональная схема с описанием основных узлов усовершенствованной автоматической дренажной установки и результаты испытаний макетного образца в полевых условиях. При проведении испытаний автоматическая дренажная установка доказала свою эффективность в полевых условиях. Представленные результаты испытаний наглядно иллюстрируют, что автоматическая дренажная установка ограничивает ток, протекающий через заземляющее устройство к минусу тяговой подстанции, не давая потенциалу «ЗУ ТП - МСЭ» отклоняться от установленного значения

В статье предложена конечно-элементная модель работы электрического контакта между контактным проводом и токосъемной пластиной токоприемника, учитывающая сложную взаимосвязь электрических и тепловых процессов. Исследовались контактные пары, состоящие из изношенного контактного провода МФ-100 и токосъемных пластин из металлокерамики ВЖ3П или графита. Микрогеометрия поверхности тел в месте контакта получена на основе модели Гринвуда - Вильямсона. Было рассмотрено два крайних возможных случая соприкосновения контактного провода с пластиной. Результаты были проанализированы и сравнены с известными опытными данными. Рассчитано, при каких соотношениях контактного нажатия и тока из-за выгорания контактов возникнет искровой или дуговой разряд. Определены пути совершенствования модели.

В статье рассмотрены процессы токосъема в системе электрической тяги переменного тока высокоскоростного движения. Представлены существующие устройства токоприемника и контактной подвески, взаимодействующие посредством скользящего электрического контакта. Приведено сравнение вариантов решений с различной горизонтальной геометрией контактного провода, влияющей на скорость поперечного смещения контактного провода у опор контактной сети относительно оси железнодорожного пути. Показано, что скорость, с которой точка контакта перемещается по вставке токоприемника, так же важна для оценки износа скользящего контакта, как и длина пролета опор контактной сети, кривизна пути и скорость поезда в пределах пролета. Для синтеза и анализа пары «вставка токоприемника - контактный провод» со скользящим контактом получена модель расчета контактирующей поверхности и рассмотрены энергетические процессы, приводящие к износу компонентов системы токосъема. Получены результаты моделирования взаимодействия токоприемника и контактной подвески при различных вариантах зигзагообразного расположения контактного провода. При внедрении технического решения на участках с высокоскоростным движением предпочтительным является предложенный в статье способ расположения контактного провода цепной подвески с периодом зигзага, увеличенным по сравнению с традиционным в два раза. Данное решение обеспечивает снижение скорости поперечного смещения и повышает динамическую устойчивость токоприемника, уменьшает циклическую нагрузку на опорные и поддерживающие конструкции контактной сети и увеличивает ресурс контактирующих элементов системы токосъема при высокоскоростном движении.

В статье приведена усовершенствованная математическая модель теплового состояния полоза токоприемника для расчета распределения его температуры при взаимодействии с различными подвесками, в том числе с двойным контактным проводом. Модель учитывает неравномерность контактного нажатия токоприемника на провода вдоль пролета подвески и между ними, позволяет использовать базы данных вагона-лаборатории испытания контактной сети, рассчитывать тепловые режимы полоза на различных участках электрифицированных железных дорог, включая переходные процессы между ними. В работе приведены графики плотности распределения зигзага контактного провода высокоскоростной линии Москва - Санкт-Петербург, определены переходные и установившиеся тепловые состояния полоза при взаимодействии токоприемника с контактным проводом.

В статье представлен универсальный энергоэффективный стенд для нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Предлагается использование двух вариантов схем для проведения испытаний тяговых двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и асинхронных двигателей, а также тяговых двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением и асинхронных двигателей, каждый из которых позволяет реализовать энергоэффективный метод испытаний - метод взаимной нагрузки. Приводятся преимущества применения предлагаемого стенда. Расчет основных параметров, фиксируемых в процессе испытаний (токов, напряжений и мощности), предлагается выполнить с помощью математических моделей. Каждая из математических моделей учитывает работу испытуемых асинхронных тяговых двигателей и тяговых двигателей постоянного тока (последовательного или параллельного (независимого) возбуждения) по методу взаимной нагрузки: электрическая и механическая связь. В заключении статьи приводятся предполагаемые результаты от внедрения универсального энергоэффективного стенда для нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока.

В статье представлена разработанная математическая модель тепловых процессов (динамических) контакта токоприемника с контактной подвеской (в режиме движения), позволяющая оценить распределение температуры нагрева полоза токоприемника во время движения. Приведена экспериментальная оценка работоспособности предлагаемого устройства охлаждения. Рассмотрена верифицированная тепловая модель полоза токоприемника в режиме движения.

В статье рассмотрена конструкция универсального измерительного токоприемника, предназначенного для получения при проведении испытательных поездок наборов точных и адекватных данных о качестве токосъема за счет возможности моделирования параметров и характеристик перспективных отечественных и зарубежных токоприемников, устанавливаемых на современном электроподвижном составе.

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.

Целью статьи является рассмотрение вопроса расчета и выбора уставок срабатывания короткозамыкателя КЗКС-3,3 при организации защиты контактной сети постоянного тока в вынужденном режиме. Измерительным органом короткозамыкателя является модуль напряжения. При выполнении условий срабатывания именно модуль напряжения собирает цепь на включение коммутационного аппарата короткозамыкателя. Важным является вопрос выбора оптимального места установки короткозамыкателей и уставки срабатывания по напряжению. Определена исходная информация, необходимая для проведения расчета уставок. Приведены порядок расчета токов короткого замыкания и схемы замещения для наиболее распространенных схем питания и секционирования контактной сети. Для токовых защит быстродействующих выключателей фидеров контактной сети приведены формулы определения зон чувствительности. Для выбора оптимального места установки короткозамыкателя и выбора уставки срабатывания по напряжению из допустимого диапазона построена потенциальная диаграмма участка контактной сети. Анализ, проведенный на основании потенциальной диаграммы, позволяет сделать вывод об эффективности организации защиты контактной сети в вынужденном режиме с использованием короткозамыкателей.

В статье проанализированы причины отключений быстродействующих выключателей постоянного тока и получено распределение отключаемых токов. Рассматриваются такие числовые характеристики, как математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение функции распределения отключаемых быстродействующим выключателем токов. Проверена гипотеза о распределении вероятности отказа в срабатывании выключателя. Сделаны выводы о применимости приведенных методов расчета для определения допустимого числа отключений быстродействующих выключателей на участках тяговой сети постоянного тока.

В статье рассматривается анализ способов получения статистически достоверных данных о контактном нажатии, которые базируются на результатах инспекционных поездок и данных о проектных значениях расположения контактных проводов в вертикальной плоскости и в плане пути. Предложен метод расчета контактного нажатия с помощью искусственных нейронных сетей. Рассмотрены способы получения статистически достоверных данных о контактном нажатии токоприемников электроподвижного состава без необходимости прямого измерения, на основе видеоизображения процесса токосъема и анализа внешних факторов (погодных, эксплуатационных), сопровождающих взаимодействие.

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.

Предложена методика прогнозирования коэффициента Хэрста на основе различных способов предсказания. Для выбора метода прогнозирования введены ошибки недооценки и переоценки. Показано, что если не учитывать колебания значений коэффициента Хэрста, используемых для расчета требуемых параметров телекоммуникационной сети железнодорожного транспорта, то для качественного обслуживания поступающего трафика выделенных ресурсов сети будет недостаточно (т. е. ухудшатся показатели QoS) или ресурсы сети будут использоваться неэффективно.

Работа посвящена рассмотрению возможности применения композиционных материалов с алюминиевой матрицей в конструкции токоприемников электроподвижного состава. В настоящее время существует тенденция повышения скоростей движения электрического транспорта. Обеспечение надежного и экономичного токосъема в таких условиях может быть обеспечено путем снижения массы конструкции токоприемников, в том числе за счет применения композиционных материалов. Проанализированы возможность применения композиционных материалов в деталях и узлах токоприемников, работающих в условиях повышенных токовых нагрузок и при высоких скоростях движения, и механические характеристики традиционных материалов, используемых в конструкции каретки, и предлагаемых композиционных материалов. Разработана конструкция каретки скоростного электроподвижного состава, в которой в качестве конструкционного материала применен алюмоматричный композит. Произведен прочностной анализ с использованием метода конечных элементов в программном комплексе SOLIDWORKS Simulation. Сравнение прочностных характеристик узлов кареток, выполненных из традиционных материалов и алюмоматричного композита, показало возможность снижения их массы в случае применения композита без снижения прочности элементов конструкции. Статическая характеристика каретки, в которой был применен композиционный материал, совпадает со статической характеристикой каретки, выполненной из традиционных материалов, что подтверждает возможность использования алюмоматричного композита без внесения значительных изменений в конструкцию каретки. Для оценки динамических характеристик композитной каретки и ее влияния на динамические характеристики токоприемника было проведено моделирование с использованием методов многотельного моделирования SOLIDWORKS Motion. Полученные результаты моделирования свидетельствует об улучшении динамических характеристик при использовании композиционных материалов, что положительно влияет на качество токосъема.

Анализ волновых процессов в системе, включающей в себя линии электропередач, тяговые подстанции, тяговую сеть переменного тока и электроподвижной состав, необходим для точной оценки энергетических показателей ее работы. Сложность такого анализа заключается в том, что рассматриваемая система является разветвленной с сосредоточенными и распределенными параметрами. Входящий в нее электроподвижной состав представляет собой динамическую нагрузку. Предлагаемая математическая модель системы тягового электроснабжения переменного тока позволяет рассмотреть электромагнитные процессы в различных ее точках с учетом волновых процессов.

Приведен расчет распределения электрических величин в системе, состоящей из трех проводников: первый расположен на поверхности однородной среды, два других расположены на глубине h и h соответственно. В реальных условиях проводник, расположенный на поверхности среды, соответствует рельсовому пути, а сооружения - двум трубопроводам. В качестве примера был рассмотрен участок рельсовой сети с двумя сосредоточенными нагрузками. Получены выражения для тока, потенциала и плотности тока утечки первого и второго сооружений. При выведении выражений для расчетов был использован метод преобразования Фурье. Полученные аналитические выражения показали, что присутствие второго сооружения увеличивает в первом значения электрических величин. Проведен анализ влияния тока утечки и сопротивления изоляции второго сооружения на распределение электрических величин в первом

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.

В статье рассматривается проблема диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла двигателей постоянного тока. Особо отмечена актуальность данной проблемы в двигателях, работающих на железнодорожном транспорте, находящихся в наиболее тяжелых условиях эксплуатации. Приведенные исследования направлены на повышение достоверности диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла за счет применения нового способа диагностирования состояния коммутации коллекторных двигателей постоянного тока. Предлагаемый способ диагностирования основан на новом принципе обработки диагностической информации об импульсах искрения под щетками. В статье представлены полученные в результате экспериментальных исследований гистограммы распределения интенсивности искрения различных секций обмотки якоря двигателя П31, применяемого для работы в электроприводах компрессоров электровозов и электропоездов. Авторами статьи проведен эксперимент с использованием специально разработанного ранее цифрового прибора контроля коммутации, позволяющего выделить и оцифровать полезный диагностический сигнал напряжения с разнополярных щеток с высокой частотой дискретизации и передать его на ЭВМ для последующей обработки. Анализ результатов проведенного эксперимента показал, что среднее значение площади импульсов увеличивается при повышении интенсивности искрения. Однако при сильном искрении на коллекторе (2 балла) закон распределения становится двухмодальным и, как следствие, резко возрастает среднеквадратическое отклонение значений площадей импульсов. Данный эффект вносит дезинформацию в процедуру диагностирования с применением параметров законов распределения интенсивности искрения. Предложенный способ диагностирования позволяет устранить данный эффект, что отражено на гистограммах, полученных в результате соответствующей обработки диагностического сигнала. На новый способ диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин получен патент на изобретение Российской Федерации.

В статье приводятся два метода оценки угловой скорости вращения ротора асинхронного двигателя, использующие особые спектральные компоненты, порождаемые конструкцией двигателя. Выполнив поиск представленных компонентов, можно оценить скольжение ротора. Целью работы является сравнение представленных методов при различных нагрузках двигателя и определение наиболее точного метода. Результатом работы является создание алгоритма программного модуля для оценки частоты вращения ротора асинхронного двигателя, который может применяться для различных практических задач, где требуется точное определение угловой скорости вращения, однако или нет доступа к движущимся частям для установки датчика оборотов, или применение датчиков оборотов нежелательно.

В статье рассмотрен подход, который позволяет уменьшить несимметрию потребляемых токов тяговыми подстанциями железных дорог из трехфазной системы электроснабжения с использованием компенсирующего устройства с несимметричной структурой. Реактивные токи компенсирующего устройства позволяют перераспределять между фазами тягового трансформатора активную и реактивную мощность несимметричной тяговой нагрузки и получать симметричную нагрузку трехфазной системы электроснабжения. Предложена теорема для определения проводимостей и реактивных токов ветвей компенсирующего устройства с несимметричной структурой в зависимости от тяговых нагрузок. В статье приведены расчетные выражения, с использованием которых можно вычислить проводимости и реактивные токи ветвей компенсирующего устройства для любой тяговой нагрузки фидерных зон, при которых эквивалентная нагрузка, включающая в себя реактивные токи ветвей устройства и токи фидерных зон, будет симметричной и активной. В качестве примера применения теоремы и предложенных выражений приведена тестовая задача, в которой рассмотрена вторичная обмотка тягового трансформатора с несимметричной тяговой нагрузкой фидерных зон, рассчитаны проводимости ветвей устройства. С использованием векторных диаграмм показано получение симметричной системы токов вторичной обмотки тягового трансформатора. Приведены математические выражения, позволяющие реализовать необходимый закон регулирования реактивных токов устройства. Определены необходимые диапазоны регулирования реактивных токов компенсирующего устройства на тяговой подстанции по заданным вероятностным законам изменения тяговых нагрузок. Рассмотрены несколько вариантов для реализации такого технического средства.

Однофазный трансформатор с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки является весьма распространенным элементом в составе различных электрических схем, в том числе на борту электроподвижного состава. Типовым случаем является питание от такого трансформатора двухполупериодной нулевой схемы выпрямления. Целью работы является подробное описание разработанной автором компьютерной модели упомянутого трансформатора, построенной на основе сочетания схемотехнического и операционного принципов составления. Предложенная модель может быть использована также для анализа процессов в однофазном двухобмоточном трансформаторе без отпайки с учетом возможных групп соединения I/I-6 или I/I-0. Группа соединения может быть учтена индивидуально для каждой половины вторичной обмотки при использовании отпайки. Показан пример встраивания модели трансформатора в более сложную компьютерную модель системы стабилизации тока возбуждения тяговых электродвигателей электровоза постоянного тока, в состав которой входит компьютерная модель насыщающегося дросселя, тиристорного выпрямителя, системы импульсно-фазового управления выпрямителем и замкнутой системы автоматического управления с пропорционально-интегральным регулятором тока и форсирующей нелинейностью. Полученные в ходе моделирования графики тока возбуждения в обмотке возбуждения коллекторного тягового электродвигателя и его реактивной составляющей показывают, что рассмотренная система стабилизации тока и ее компьютерная модель работоспособны и успешно выполняют возложенные на них функции: при спаде тока якоря ток возбуждения поддерживается за счет увеличения тока подпитки от выпрямителя управления возбуждением. Констатируются корректная работа и удобство использования разработанной компьютерной модели однофазного трансформатора с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки.

В статье рассматривается вопрос повышения энергоэффективности электровозов постоянного и переменного тока, эксплуатируемых на предприятиях ОАО «РЖД». Проанализированы и кратко рассмотрены основные цели и задачи программы развития и энергетической стратегии ОАО «РЖД». В соответствии с данными задачами обоснована актуальность научных исследований в области повышения энергоэффективности электровозов. Проанализированы актуальные данные по тяговому подвижному составу, по современным системам управления тяговыми ресурсами и по российским и зарубежным научным исследованиям в области энергоэффективности. В результате анализа установлено, что большинство исследований направлено на изучение влияния ключевых эксплуатационных факторов на показатели энергоэффективности, т. е. в данном случае на удельный расход электроэнергии на тягу поездов. Однако слабо изучен обратный вопрос - подбор массы состава и технической скорости на основе предварительной оценки удельного расхода электроэнергии на тягу поездов путем анализа статистических данных поездок на определенном участке железной дороги. Целью данного исследования является оценка возможности и разработка способа определения оптимальных значений ключевых параметров эксплуатации грузовых электровозов для достижения применительно к ним максимальной эффективности эксплуатации по критерию энергоэффективности. Были созданы две модели в программе «Комплекс расчетов тягового электроснабжения» (КОРТЭС) - для электровозов постоянного и переменного тока, описывающие зависимость показателя энергоэффективности (удельного расхода электроэнергии) от эксплуатационных показателей, таких как масса состава и техническая скорость. Исходные данные для дальнейшего моделирования были получены при моделировании поездок на условном участке.