CC BY
146
Реконструкция тяговых средств
119
Реконструкция тяговых средств
УДК 629.423:621.3.025
АСИНХРОННЫЙ ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ПРИГОРОДНОГО ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПОСТОЯННОГО ТОКА
А.С. Корнев, А.В. Ковтун, Н.В. Лысов, В.О. Иващенко, А.Я. Якушев, О.В. Колодкин
Аннотация
Приведена информация о технических и энергетических характеристиках опытного электропоезда ЭТ2А и результатах его испытаний.
Ключевые слова: асинхронный тяговый электродвигатель; рекуперация; бесконтактное регулирование; тягово-энергетические характеристики
Введение
В настоящее время развитие железнодорожного транспорта нацелено на создание надежного и экономичного электроподвижного состава нового поколения. Многолетние теоретические и экспериментальные исследования, проводимые в России и за рубежом, открывают возможность применения на электрическом подвижном составе асинхронных тяговых двигателей (АТД).
1. Структура асинхронного тягового привода опытного электропоезда
Опытный электропоезд ЭТ2А, выпущенный Торжокским вагоностроительным заводом в 1999 г, предназначен для перевозки пассажиров пригородного и местного сообщений. Это единственный в России действующий опытный электропоезд постоянного тока с АТД, реализованный на отечественной полупроводниковой базе. Существенными достоинствами электропоезда являются его меньшая стоимость, за счет максимального использования серийных компонентов, и возможность формировать состав как из вагонов с АТД, так и серийных вагонов. Система питания АТД (рис.1) выполнена на базе автономных инверторов тока Inv1, Inv2. В качестве входных преобразователей использованы импульсные тиристорные прерыватели Ch1, Ch2, обеспечивающие поддержание заданного входного тока автономных инверторов. Тормозные регуляторы BChl, BCh2 обеспечивают коммутацию тока на тормозные резисторы RB1, RB2 в случае отсутствия потребителя энергии. Все полупроводниковые преобразователи
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/2
120
Реконструкция тяговых средств
2004/2
Известия Петербургского университета путей сообщения
Реконструкция тяговых средств
121
расположены в подвагонных ящиках и имеют принудительное воздушное охлаждение.
Электрическая схема и электрооборудование электропоезда ЭТ2А обеспечивает:
- плавный пуск электропоезда посредством регулирования частоты и напряжения АТД с поддержанием постоянства момента при скоростях движения 0...60 км/ч и постоянства мощности при скоростях движения 60...130 км/ч;
- возможность изменения уровня тока инверторов в режиме тяги и электрического торможения;
- переход из режима тяги в режим электрического торможения и обратно, а также изменение направления движения без применения контакторной аппаратуры;
- рекуперативное торможение до скорости 15 км/ч с автоматическим переходом в режим реостатного торможения в случае потери потребителя электроэнергии и обратно при его появлении;
- защиту от боксования в режиме тяги и электрического торможения средствами микропроцессорной системы управления.
2. Результаты испытаний опытного электропоезда
После предварительных испытаний на Октябрьской железной дороге, в течение которых электропоезд прошел более 150 тыс.км, в 2002 г. были проведены приемочные испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. Основные технические характеристики электропоезда для двух вариантов формирования поезда приведены в таблице1. Эти опытные данные получены на перегоне длиной 3 км при технической скорости 69,5 км/ч.
ТАБЛИЦА 1. Технические характеристики электропоезда ЭТ2А
Схема формирования поезда 2Г+5М+3П 2Г+4М+4П
Масса тары, т
- головного вагона 43,9 43,9
- моторного вагона 61,1 61,1
- прицепного вагона 40,5 40,5
- поезда 514,8 494,2
Число пассажиров при населенности 1452 1446
150% от числа сидячих мест
Тара брутто, т 616,4 595,4
Удельная мощность, кВт/т 12,35 10,21
Ускорение до 60 км/ч, м/с 0,82 0,64
Длина пути разгона, м 630 1100
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/2
122
Реконструкция тяговых средств
Схема формирования поезда 2Г+5М+3П 2Г+4М+4П
Максимальная скорость разгона, км/ч 91 101
Время разгона, с 40 64
Расход электроэнергии на разгон, кВт-ч 75,9 96,1
Замедление с 80 км/ч, м/с 0,74 0,62
Скорость начала торможения, км/ч 78 92,4
Тормозной путь, м 342 548
Время торможения, с 24 41
Возврат электроэнергии в сеть, кВт-ч 23,5 25,2
Общий расход электроэнергии, кВт-ч 56,4 59,3
Удельный расход электроэнергии: Вт-ч/т-км 30,52 33,18
Вт-ч/пасс-км 12,96 13,66
Электропоезд ЭТ2А отличается от других серийных и опытных образцов повышенным ускорением при пуске и малым удельным расходом электроэнергии. Экономия электроэнергии достигается за счет более интенсивного разгона в режиме тяги.
Пусковые и тормозные характеристики электропоезда приведены на рис.2, а зависимости к.п.д. тягового электропривода - на рис.3.
Испытания выявили ряд замечаний по работе тягового привода электропоезда. Наиболее важными из них являются:
- перегрев сглаживающих реакторов и отдельных тиристоров инверторов;
- низкая эффективность системы защиты от боксования и юза;
- превышение допустимых норм по электромагнитной совместимости в режимах тяги и электродинамического торможения.
Для устранения указанных замечаний был проведен дополнительный цикл работ:
- обеспечение равномерного распределения потока охлаждающего воздуха по сечению воздушного канала силовых преобразователей;
- увеличение параметров входного фильтра с LF = 12 тГн, CF1 = CF2 = 1,8 тФ до Lf = 24 тГн, CF1 = CF2 = 13,6 тФ;
- корректировка программы управления процессом боксования: при возникновении боксования осуществляется автоматическое снижение уставки тока, а при дальнейшем боксовании колесных пар происходит выключение вагона из тяги без срабатывания быстродействующего выключателя;
- реализация плавного изменения тока инверторов в переходных режимах, что позволило уменьшить опасное влияние на устройства сигнализации и блокировки.
2004/2
Известия Петербургского университета путей сообщения
Реконструкция тяговых средств
123
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/2
124
Реконструкция тяговых средств
После выполнения этих работ в начале 2004 г были проведены контрольные испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. Испытания показали, что нагрев полупроводниковых приборов не превышает допустимых значений. Переменная составляющая сетевого тока частоты 25 Гц устранена как в режиме тяги, так и в режиме электродинамического торможения. Переменная составляющая частоты 50 Гц наблюдается только в режиме электродинамического торможения, однако ее амплитуда не превышает допустимой величины 1,3 А.
Для проведения дальнейших эксплуатационных испытаний планируется создание нового электропоезда, на котором будут предусмотрены установка активного фильтра для подавления электромагнитных помех, а также объединение в единую сеть систем управления тяговыми преобразователями моторных вагонов.
УДК 621.331:621.311
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В УСТРОЙСТВЕ ФИЛЬТРАЦИИ И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
А.Т. Бурков, А.Н. Марикин, А.П. Самонин, В.В. Сероносов
Аннотация
Одной из важнейших задач при электрификации железнодорожного транспорта является решение комплекса вопросов, связанных с повышением качества электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог переменного тока. Рассмотрены результаты математического моделирования электромагнитных процессов в фильтр-компенсирующем устройстве (ФКУ) тяговой подстанции переменного тока, позволяющем повысить качество электроэнергии в системах тягового электроснабжения переменного тока.
Ключевые слова: система тягового электроснабжения переменного тока, реактивная мощность, гармонический состав, компенсация, фильтрация.
Введение
Проблема повышения качества электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог переменного тока в условиях реформирования становится особенно актуальной. Применение ФКУ на тяговых подстанциях является одним из способов, позволяющих существенно улучшить показатели качества электроэнергии. С целью оценки эффективности ФКУ последних разработок производства
2004/2
Известия Петербургского университета путей сообщения
