CC BY
53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Плаксин, А. В. Пути повышения топливно-энергетической эффективности специального и маневрового подвижного состава при снегоуборке [Текст] / А. В. Плаксин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2020. -№ 1 (41). - С. 2 - 11.
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Plaksin A. V. Ways to improve the fuel and energy efficiency of special and shunting rolling stock during snow removal. Journal of Transsib Railway Studies, 2020, no. 1 (41), pp. 2 - 11 (In Russian).
УДК 621.331:621.311.4:621.314
Е. Ю. Салита, Т. В. Ковалева, Т. В. Комякова
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ ДВЕНАДЦАТИПУЛЬСОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ТИПА В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
МЕТРОПОЛИТЕНА
Аннотация. Применение двенадцатипульсовыи выпрямителей взамен шестипульсовыи приводит к повышению эффективности работы и экономичности тяговых подстанций метрополитена. На основе экспериментальных исследований и анализа схемных решений сделан вывод о преимуществе схемы двенадцатипулъсо-вого выпрямителя последователъного типа перед схемами параллелъного типа. Применение выпрямителей со схемой параллельного типа возможно только при наличии уравнительного реактора, без которого снижаются технико-экономические показатели. Внедрение наиболее рациональных двенадцатипульсовых мостовых схем выпрямления последовательного типа может быть осуществлено путем модернизации установленного оборудования либо путем промышленного освоения предприятиями-изготовителями сухих трансформаторов типа ТРСЗП с различной типовой мощностью и выпрямителей с таблеточными лавинными вентилями с охладителями на базе тепловых труб.
Ключевые слова: метрополитен, тяговая подстанция, двенадцатипульсовые выпрямители, последовательное соединение мостов, энергетическая эффективность, улучшение технико-экономических показателей.
Evgeny J. Salita, Tatiana V. Kovaleva, Tatiana V. Komyakova
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
JUSTIFICATION FOR THE INTRODUCTION OF THE SEQUENTIAL TYPE
TWELVE-PULSE RECTIFIERS IN THE UNDERGROUND POWER SUPPLY
SYSTEM
Abstract. The use of twelve-pulse rectifiers instead of six-pulse rectifiers leads to increased efficiency and efficiency of traction substations of the underground. On the basis of experimental research and analysis of circuit solutions, the conclusion is made about the advantage of a twelve-pulse rectifier circuit of a serial type over parallel-type circuits. The use of rectifiers with a parallel type circuit is possible only if there is an equalization reactor, without which technical and economic indicators are reduced. The introduction of the most rational twelve-pulse bridge rectifier schemes of the sequential type can be carried out by upgrading the installed equipment, or by industrial development by manufacturers of dry transformers with different typical power and rectifiers with tablet avalanche valves with coolers based on heat pipes.
Keywords: underground, traction substation, twelve-pulse rectifiers, serial connection of bridges, energy efficiency, improvement of technical and economic indicators.
На тяговых подстанциях метрополитенов страны эксплуатируются выпрямители, собранные в основном по трехфазным шестипульсовым мостовым схемам [1]. Шестипульсовые мостовые схемы стали использовать вместо шестипульсовых нулевых параллельного типа при замене ртутных выпрямителей на полупроводниковые [2]. Все шестипульсовые выпрямители по своим
■шиит
¡¡■И ■ ИЗВЕСТИЯ Транссиба
технико-экономическим показателям не соответствуют современному уровню техники и возрастающим требованиям к электросбережению и электромагнитной совместимости различных электротехнических устройств [3].
Шестипульсовые схемы выпрямления имеют существенные недостатки по сравнению с двенадцатипульсовыми: низкий коэффициент мощности, искаженную форму кривой потребляемого тока, большой наклон внешней характеристики, значительную долю переменной составляющей, а следовательно, высших гармоник в кривой выпрямленного напряжения.
Применение двенадцатипульсовых схем выпрямления взамен шестипульсовых приводит к повышению надежности работы и экономичности тяговых подстанций метрополитена. В этих схемах устраняются недостатки шестипульсовых выпрямителей в части повышения КПД на 0,05 %, коэффициента мощности на 0,04 - 0,06, качества напряжения в распределительных устройствах переменного напряжения, от которых питаются двигатели приводов эскалаторов и вентиляторов. При этом снижаются эксплуатационные расходы за счет повышения коэффициента мощности, электромагнитное влияние на смежные устройства и повышается пропускная способность участков метрополитена за счет стабилизации напряжения [4, 5]. Уровень мешающих влияний на системы обеспечения безопасности движения электропоездов снижается в среднем на 17 %, повышение уровня напряжения составляет 3 - 7 % и может обеспечить экономию энергии на тягу до 5 - 12 %, величина потребляемой из первичной системы реактивной мощности снижается на 4 - 18 % [6, 7]. Ожидаемая годовая экономия электроэнергии от замены шестипульсовых выпрямителей двенадцатипульсовыми при коэффициенте нагрузки тяговой подстанции 0,25 - 0,75 составляет 500 - 1720 тыс. кВт • ч [4].
Первый двенадцатипульсо-вый выпрямитель последовательного типа был внедрен в систему электроснабжения на Московском метрополитене [8]. Он был создан на базе выпрямительной установки УВКМ-2 и трехобмоточного трансформатора ТМНПВ-5000/10. Однако этот выпрямитель в дальнейшем не применялся вследствие завышенной типовой мощности трансформатора и сложности его конструкции. Переключающий механизм РПН с девятью ступенями регулирования напряжения под нагрузкой на стороне 10 кВ трансформатора усложнил его конструкцию и не нашел практического применения. Внутри бака трансформатора был установлен токоограничива-ющий реактор схемы регулирования. Указанные недостатки не позволили оценить преимущества двенадцатипульсовой схемы перед шестипульсовыми.
По инициативе ОмГУПСа и муниципального предприятия «Новосибирский метрополитен» создан и установлен на тяговой под-
Рисунок 1 - Схема главных электрических соединений двенадцатипульсового выпрямителя последовательного типа с использованием выпрямительной установки УВКМ-6
станции «Заельцовская» двенадцатипульсовый выпрямитель последовательного типа, схема главных электрических соединений которого приведена на рисунке 1.
Внедрение двенадцатипульсовых выпрямителей на тяговых подстанциях метрополитена возможно двумя путями. Первый заключается в приобретении новых тяговых трансформаторов и выпрямительных установок. Второй путь, характеризующийся значительно меньшими затратами, заключается в модернизации ранее установленных выпрямительных трансформаторов и выпрямительных установок, предназначенных для шестипульсовых мостовых схем [8].
В схеме, приведенной на рисунке 1, использованы преобразовательный трансформатор типа ТСЗП-1600/10, реконструированный в электромеханических мастерских (ЭМАСТ) Западно-Сибирской железной дороги (ЗСЖД), и выпрямительная установка типа УВКЭ-6, модернизированная сотрудниками Новосибирского метрополитена [9].
После ввода в эксплуатацию двенадцатипульсового выпрямителя были проведены экспериментальные исследования его основных характеристик, которые полностью подтвердили результаты теоретических проработок. Для сравнительной оценки использовались характеристики шести- и двенадцатипульсового выпрямителей, установленных на одной тяговой подстанции [4, 5, 9].
Гармонический спектр сетевого тока шести- и двенадцатипульсового выпрямителей при сравнительно одинаковых нагрузках представлен на рисунке 2.
к и к к о
Л
св
1-1
й
£
р
К Ч С
17 ■ ,5 8 .8 т - 6 при 11 = 101,8 А;
-т = 12 при ¡1 = 95,5 А
ш
1
| 1 V ■ . 1 и..
3,5
2,5
0,5 - ¡)
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Номер гармоники
Рисунок 2 - Спектральные диаграммы сетевого тока шести- и двенадцатипульсового выпрямителей
Присутствие в кривой сетевого тока двенадцатипульсового выпрямителя неканонических гармоник (5, 7, 17, 19 и т. д.) вызвано несинусоидальностью питающего напряжения и конструктивной несимметрией секций вентильных обмоток тягового трансформатора. В сетевом токе шестипульсового выпрямителя преобладающими являются пятая и седьмая гармоники (соответственно 17,5 и 8,8 % от первой), а двенадцатипульсового - одиннадцатая и тринадцатая гармоники (соответственно 3,6 и 2,4 % от первой).
Экспериментальные зависимости коэффициента мощности шести- и двенадцатипуль-сового выпрямителя от тока нагрузки приведены на рисунке 3. Коэффициент мощности
у шестипульсового выпрямителя при рабочих токах составляет 0,92 - 0,94, у двенадцати-пульсового - 0,97 - 0,98.
0,95 0,98 ^ 0,97 0,96 0,95 0,94
0,92 0,91 0,9
0 0,4 0,8 1,2 кА 2
Рисунок 3 - Зависимости коэффициента мощности шести- и двенадцатипульсового выпрямителя от тока нагрузки
При проведении экспериментальных исследований отмечено улучшение качества выпрямленного напряжения у двенадцатипульсового выпрямителя по сравнению с шести-пульсовым. Например, шестая гармоника снизилась примерно в 12 раз. Общее псофометри-ческое напряжение снизилось на 60 - 70 %. Гармоники выпрямленного напряжения при несимметрии сопротивлений рельсовых цепей могут оказывать опасное влияние на устройства автоблокировки. Особенно это касается гармоник низкого порядка. При двенадцати-пульсовой схеме гармоника частотой 100 Гц снизилась почти в два раза, частотой 200 Гц -практически отсутствует. Результаты измерений зависимостей напряжения на выходе выпрямителей от тока нагрузки подтвердили теоретические значения коэффициентов наклона внешних характеристик шести- и двенадцатипульсовых выпрямителей, которые равны 0,5 и 0,26 соответственно.
Перевод подстанции метрополитена на двенадцатипульсовую схему выпрямления не потребовал значительных капитальных затрат. Стоимость модернизации одного трансформатора типа ТСЗП-1600/10 на базе ЭМАСТ не превысила 30 % от стоимости нового оборудования. Модернизация выпрямительной установки типа УВКЭ-6 (с сохранением общего числа вентилей, предусмотренных конструкцией и прошедших диагностические испытания) не привела к существенным затратам, так как свелась к перераспределению числа вентилей в вентильных плечах и изменению ошиновки выпрямителя. Модернизация выпрямительной установки проводилась на месте силами работников ремонтно-ревизионного участка.
В ноябре 1997 г. на базе Екатеринбургского метрополитена состоялся семинар руководителей служб электроснабжения метрополитенов стран СНГ, участники которого рекомендовали внедрение двенадцатипульсовых преобразователей при новом строительстве и реконструкции действующих тяговых подстанций [5]. В проведенном анализе схемных решений и параметров выпрямительных агрегатов, в исследованиях и технико-экономических расчетах, изложенных в работах [3, 10], отмечено, что для тягового электроснабжения метрополитена рациональной является двенадцатипульсовая схема выпрямления с последовательным соединением трехфазных мостов.
При проектировании станции «Библиотека им. Пушкина» Омского метрополитена на тяговой подстанции планировался к внедрению двенадцатипульсовый мостовой выпрямитель
параллельного типа без уравнительного реактора (рисунок 4), который состоял из сухого преобразовательного трансформатора ТРСЗП-1600/10; 2 х 0,67 кВ, разработанного ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» совместно с ООО «Электрофизика» (г. Санкт-Петербург), и выпрямителя типа В-ТПЕД-12М-1,6к-825УХЛ4 на номинальный ток 1600 А с выходным напряжением 825 В, разработанного ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО». В выпрямителе использованы охладители силовых вентилей на основе тепловых труб, которые обеспечивают высокую перегрузочную способность выпрямителя при естественном охлаждении и уменьшении массы и габаритов.
Рисунок 4 - Принципиальная схема двенадцатипульсового выпрямителя параллельного типа
без уравнительного реактора
Как было отмечено выше, в схеме отсутствует уравнительный реактор (УР), предназначенный для равномерного распределения нагрузки между параллельно включенными мостами выпрямителя.
С целью использования двенадцатипульсовых выпрямителей параллельного типа без уравнительных реакторов АО «Уралэлектротяжмаш» были сконструированы и изготовлены два преобразовательных трансформатора типа ТРДП-12500 с поэтажным расположением секций вентильных обмоток взамен переплетенных вентильных обмоток. Они были установлены на одной из тяговых подстанций ЗСЖД. Однако проведенные экспериментальные исследования на реальном оборудовании и на физической модели подтвердили снижение технико-экономических показателей схемы параллельного типа без УР. В дальнейшем для этих выпрямителей были приобретены и установлены УР однофазные масляные типа УРОМ-1000.
В двенадцатипульсовых выпрямителях параллельного типа с УР и без него вентильные плечи открыты в течение одной трети периода. В схеме с УР вентильное плечо за это время коммутирует дважды, а в схеме без УР - четыре раза, что приводит к дополнительному снижению напряжения на выходе преобразователя и, как следствие, к снижению коэффициента наклона внешней характеристики (А12 = 0,26) до значения коэффициента наклона шести-пульсового выпрямителя (А6 = 0,5). Зависимости тока вентильного плеча и обратного напря-
жения на нем от времени в двенадцатипульсовой схеме параллельного типа, полученные на физической модели, которые аналогичны экспериментальным зависимостям, полученным на реальном оборудовании, приведены на рисунке 5.
а б
Рисунок 5 - Осциллограммы тока вентильного плеча и обратного напряжения в двенадцатипульсовой схеме параллельного типа: с уравнительным реактором (а) и без него (б)
Внешние характеристики двенадцатипульсовых выпрямителей параллельного типа с УР и без него, полученные на физической модели, приведены на рисунке 6.
28 В
27 26,5 26 25,5
24,5 24
23,5 23
О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 А 0,5 к-*
Рисунок 6 - Внешние характеристики двенадцатипульсового выпрямителя параллельного типа с уравнительным реактором (1) и без него (2)
В настоящее время ведущими фирмами-производителями преобразовательных трансформаторов и выпрямителей являются АО «Уралэлектротяжмаш» (г. Екатеринбург) и ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» совместно с ООО «Электрофизика» (г. Санкт-Петербург).
ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» производит для метрополитена двенадцатипульсовые выпрямители типа В-МППД и В-МПЕД со схемой параллельного типа без УР на токи 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 кА, имеющие естественную или принудительную систему охлаждения таблеточных вентилей нелавинного типа. ООО «Электрофизика» для этой же схемы производит сухие преобразовательные трансформаторы типа ТРСЗП-1600 с расщепленной вентильной обмоткой. АО «Уралэлектротяжмаш» выпускает шестипульсовые мостовые преобразователи, в
2
состав которых входят выпрямители типа ВД2М-1600 на таблеточных лавинных вентилях ДЛ173-4000-20 или ДЛ153-2500-20 и трансформаторы типа ТСЗП-1600 и ТСЗП-2500.
Преимущество схемы последовательного типа перед схемой параллельного типа состоит в отсутствии уравнительного реактора, что обусловливает снижение массогабаритных показателей трансформаторного оборудования и, как следствие, снижение его стоимости. Кроме того, в схеме параллельного типа при повышенной несинусоидальности напряжения питающей сети наблюдается небаланс токов, протекающих по параллельно включенным мостам.
В настоящее время на Московском метрополитене кроме внедрения двенадцатипульсо-вых преобразователей в качестве меры по модернизации системы электроснабжения осуществляется перевод питания тяговых подстанций с 10 на 20 кВ [11].
Таким образом, на основе анализа схемных решений и проведенных экспериментальных исследований на реальном оборудовании тяговых подстанций метрополитена и железнодорожного транспорта, а также на физических моделях можно сделать вывод о том, что двена-дцатипульсовые схемы последовательного типа являются наиболее рациональными. Их применение позволяет улучшить качество электроэнергии и снизить ее потери в тяговой сети и питающей системе, уменьшить потребляемую реактивную мощность, улучшить электромагнитную совместимость со смежными устройствами [9, 10, 12].
Внедрение двенадцатипульсовых мостовых схем выпрямления последовательного типа может быть осуществлено путем модернизации установленного оборудования либо путем промышленного освоения предприятиями-изготовителями следующего оборудования: сухих трансформаторов типа ТРСЗП с различной типовой мощностью и выпрямителей с таблеточными лавинными вентилями с охладителями на базе тепловых труб.
Список литературы
1. Бурков, А. Т. Электроника и преобразовательная техника: Учебник: В 2 т. Т. 2: Электронная преобразовательная техника [Текст] / А. Т. Бурков / УМЦ ЖДТ. - М., 2015. - 307 с.
2. Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций [Текст] / Б. С. Барковский, Г. С. Магай и др.; Под ред. М. Г. Шалимова. - М.: Транспорт, 1990. - 127 с.
3. Салита, Е. Ю. Улучшение показателей энергетической эффективности многопульсовых выпрямителей тяговых подстанций [Текст] / Е. Ю. Салита, Т. В. Комякова, Т. В. Ковалева // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2017. - № 3 (31). -С. 114 - 123.
4. Повышение технико-экономических показателей выпрямительных агрегатов тяговых подстанций метрополитена [Текст] / Н. П. Балаклеевский, Т. В. Комякова и др. // Метро. -1996. - № 3. - С. 20, 21.
5. Пахомов, В. Я. Проблемы экономии электрической энергии на метрополитенах [Текст] / В. Я. Пахомов // Метро. - 1997. - № 1, 2. - С. 71 - 73.
6. Повышение качества электрической энергии в системе тягового электроснабжения метрополитена с использованием 12-пульсовых преобразовательных агрегатов [Текст] / М. П. Бадер, П. Ф. Бестемьянов и др. // Практическая силовая электроника. - 2016. -№ 2 (62). - С. 38 - 43.
7. Оценка гармонических составляющих тягового тока в системе электроснабжения метрополитена при работе 12-пульсовых выпрямительных агрегатов [Текст] / М. П. Бадер,
B. А. Гречишников и др. // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2016. - № 1. -
C. 17 - 21.
8. Силовые преобразователи тяговых подстанций и электроподвижного состава [Текст]: Учебное пособие / Е. Ю. Салита, Г. С. Магай и др. Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2013. - 131 с.
9. Двенадцатипульсовый выпрямитель для тяговых подстанций метрополитена [Текст] / Н. П. Балаклеевский, Б. С. Барковский и др. // Улучшение качества и снижение потерь элект-
рической энергии в системах электроснабжения железных дорог: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омская гос. акад. путей сообщения. - Омск, 1995. - С. 6 - 10.
10. Бадер, М. П. Повышение энергетической эффективности системы электроснабжения метрополитена [Текст] / М. П. Бадер // Электрификация, инновационные технологии, скоростное и высокоскоростное движение на железнодорожном транспорте: Тезисы докладов пятого междунар. симпозиума «Eltrans'2009» / ПГУПС. - СПб, 2009. - С. 7 - 9.
11. Алиев, М. З. Анализ существующих средств повышения качества электрической энергии в тяговых сетях метрополитена [Текст] / М. З. Алиев // Федоровские чтения-2016: Сб. тр. междунар. науч.-практ. конф. / Под общ. ред. Б. И. Кудрина, Ю. В. Матюниной / МЭИ. - М., 2016. - С. 204 - 209.
12. Бадер, М. П. Тенденции повышения энергоэффективности электротехнического оборудования метрополитена [Текст] / М. П. Бадер, В. В. Лобынцев, Н. Б. Сидоров // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2019. - № 6. - С. 12 - 17.
References
1. Burkov A. T. Elektronika i preobrazovatelnaia tekhnika. T 2. Elektronnaia preobrazovate-lnaia tekhnika (Electronics and conversion technology. V. 2: Electronic conversion technology). Moscow: FGBOU "Educational and methodological center for education on railway transport",
2015, 307 p.
2. Barkovsky B. S., Magay G. S., Matsenko V. P., Panfil L. S., Shalimov M. G. Dvenadtsatip-ulsovye poluprovodnikovye vypriamiteli tiagovykh podstantsii (Twelve-pulse semiconductor rectifiers of traction substations). Moscow: Transport, 1990, 127 p.
3. Salita E.Yu., Komyakova T. V., Kovaleva T. V. Improvement of energy efficiency indicators of multi-pulse rectifiers of traction substations [Uluchshenie pokazatelei energeticheskoi effek-tivnosti mnogopulsovykh vypriamitelei tiagovykh podstantsii]. Izvestiia Transsiba - The Journal of Transsib Railway Studies, 2017, no. 3 (31), pp. 114 - 123.
4. Balakleevsky N. P., Komyakova T. V., Magay G. S., Salita E.Yu. Increase of technical and economic indicators of rectifier units of traction substations of the underground [Povyshenie tekhniko-ekonomicheskikh pokazatelei vypriamitelnykh agregatov tiagovykh podstantsii metropo-litena]. Metro - The Journal of Underground, 1996, no. 3, pp. 20, 21.
5. Pakhomov V. Y. Issues of saving of electrical energy on subways [Problemy ekonomii el-ektricheskoi energii na metropolitenakh]. Metro - The Journal of Underground, 1997, no. 1, 2, pp. 71 - 73.
6. Bader M. P., Bestemyanov P. F., Grechishnikov V. A., Shevlyugin M. V., Dang V. F. Improving the quality of electric energy in the underground traction power supply system using 12-pulse Converter units [Povyshenie kachestva elektricheskoj energii v sisteme tyagovogo elektros-nabzheniya metropolitena s ispol'zovaniem 12-pul'sovyh preobrazovatel'nyh agregatov]. Prakti-cheskaya silovaya elektronika - The Journal of Practical power electronics, 2016, no. 2 (62), pp. 38 - 43.
7. Bader M. P., Grechishnikov V. A., Shevlyugin M. V., Dang V. F. Evaluation of the harmonic components of the traction current in the underground power supply system when operating 12-pulse rectifier units [Ocenka garmonicheskih sostavlyayushchih tyagovogo toka v sisteme elektros-nabzheniya metropolitena pri rabote 12-pul'sovyh vypryamitel'nyh agregatov]. Elektronika i elektrooborudovanie transporta - The Journal of Transport electronics and electrical equipment,
2016, no. 1, pp. 17 - 21.
8. Salita E.Yu., Magay G. S., Komyakova T. V., Kovaleva T. V., Shvetsov S. V. Silovye preobrazovateli tyagovykh podstantsij i ehlektropodvizhnogo sostava (Power converters of electric traction substations and of the locomotive). Omsk: OSTU, 2013, 131 p.
9. Balakleevsky N. P., Barkovsky B. S., Komyakova T. V., Magay G. S., Nudnenko E. P., Paznikov Zh. D., Salita E.Yu., Shalimov M. G. Twelve-pulse rectifier for traction substations of the underground [Dvenadtsatipulsovyi vypriamitel dlia tiagovykh podstantsii metropolitena]. Mezhvu-zovskij tematicheskij sbornik nauchnyh trudov «Uluchshenie kachestva i snizhenie poter' elektrich-
eskoj energii v sistemah elektrosnabzheniya zheleznyh dorog» (Improving the quality and reducing the loss of electrical energy in the power supply systems of Railways). - Omsk, 1995, pp. 6 - 10.
10. Bader M. P. Improving the energy efficiency of the underground power supply system [Povyshenie energeticheskoi effektivnosti sistemy elektrosnabzheniia metropolitenov]. Tezisy dokladov Pyatogo Mezhdunarodnogo simpoziuma Eltrans'2009 «Elektrifikaciya, innovacionnye tekhnologii, skorostnoe i vysokoskorostnoe dvizhenie na zheleznodorozhnom transporte» (Abstracts of the Fifth international Symposium Eltrans ' 2009 «Electrification, innovative technologies, highspeed and high-speed traffic on railway transport»). - St. Petersburg, 2009, pp. 7 - 9.
11. Aliyev M. Z. Analysis of existing means of improving the quality of electric energy in the traction networks of the underground [Analiz sushchestvuyushchih sredstv povysheniya kachestva elektricheskoj energii v tyagovyh setyah metropolitena]. Sbornik trudov konferencii "Fedorovskie chteniya - 2016. XLVI Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferenciya s elementami nauchnoj shkoly" (Fedorov readings-2016. XLVI international scientific and practical conference with elements of a scientific school). - Moscow, Moscow energy Institute, 2016, pp. 204 - 209.
12. Bader M. P., Lobyntsev V. V., Sidorov N. B. Trends in improving the energy efficiency of underground electrical equipment [Tendencii povysheniya energoeffektivnosti elektrotekhnich-eskogo oborudovaniya metropolitena] Elektronika i elektrooborudovanie transporta - The Journal of Transport electronics and electrical equipment, 2019, no. 6, pp. 12 - 17.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Салита Евгений Юрьевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-34-46.
E-mail: [email protected]
Ковалева Татьяна Владимировна
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-06-88.
E-mail: [email protected]
Комякова Татьяна Владимировна
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, проректор по учебной работе, доцент кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
Тел.: (3812) 31-06-00.
E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Salita Evgeny Jurievich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph.D. in Engineering, Associate Professor of the department «Power supply for railway transport», OSTU.
Phone: (3812) 31-34-46. E-mail: [email protected]
Kovaleva Tatiana Vladimirovna
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph.D. in Engineering, Associate Professor of the department «Theoretical electrical engineering» Phone: (3812) 31-06-88. E-mail: [email protected]
Komyakova Tatiana Vladimirovna
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph.D. in Engineering, vice-rector of education, Associate Professor of the department «Power supply for railway transport», OSTU. Phone: (3812) 31-06-00. E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Салита, Е. Ю. Обоснование внедрения двенадца-типульсовых выпрямителей последовательного типа в системе электроснабжения метрополитена [Текст] / Е. Ю. Салита, Т. В. Ковалева, Т. В. Комякова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2020. - № 1 (41). - С. 11 - 20.
Salita E. J., Kovaleva T. V., Komyakova T. V. Justification for the introduction of the sequential type twelve-pulse rectifiers in the underground power supply system. Journal of Transsib Railway Studies, 2020, no. 1 (41), pp. 11 - 20 (In Russian).
УДК 621.33
Е. Ю. Дульский, П. Ю. Иванов, А. И. Романовский, М. А. Дивинец
Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС), г. Иркутск, Российская Федерация
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОВОЗА ТЕПЛОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
Аннотация. Постоянно проводимые исследования надежности электрического оборудования тягового подвижного состава показали, что наиболее уязвимым элементом являются изоляционные конструкции обмоток силового оборудования, особенно тяговых электродвигателей. Существующие методы и средств восстановления и ремонта изоляционных конструкций обмоток тяговых двигателей современных электровозов, основанные на сушке полимерной изоляции в конвективных электрических печах высокой мощности, являются энерго- и времязатратными. Данная технология не претерпевала значительных изменений уже более 50 лет. С целью продления ресурса полимерной изоляции электрических машин тягового подвижного состава была предложена технология сушки изоляции с использованием теплового излучения, сокращающая затраты электроэнергии на ремонт, повышающая скорость сушки за счет снижения теплопотерь. Статья посвящена вопросам проектирования нового устройства для сушки изоляции обмоток магнитной системы остова тягового двигателя электровоза вращающимся тепловым полем. Представлен анализ работ и выводов по результатам теоретических исследований, связанных с математическим моделированием. В качестве метода математического моделирование в работе использовался метод конечных элементов. Была создана упрощенная 3D модель обмотки магнитной системы остова с размещенными инфракрасными излучателями. По результатам конечно-элементного математического моделирования были получены температурные поля нагрева полимерной изоляции обмоток остова тягового двигателя. На основании данного расчета в работе были выбраны оптимальные параметры конструкции предлагаемого устройства, обеспечивающие минимальные затраты электроэнергии для различных габаритов остовов тяговых двигателей. На основании предлагаемого варианта устройства в настоящее время подана заявка на получение патента на полезную модель, а также на базе Улан-Удэнского локомотивовагоноремонтного завода - филиала АО «Желдорреммаш» осуществляется сборка данного прототипа установки. Заданы новые направления для дальнейших исследований.
Ключевые слова: изоляция, тяговые электродвигатели, сушка изоляции, генератор, тепловое излучение, надежность, ИК-излучатели, электрические машины.
Evgeniy Yu. Dulsky, Pavel Yu. Ivanov, Alexander I. Romanovsky, Marina A. Divinets
Irkutsk State Transport University (IrSTU), Irkutsk, the Russian Federation
DESIGN OF INDUSTRIAL INSTALLATION FOR STRENGTHENING POLYMER INSULATION OF MAGNETIC SYSTEM OF ELECTRIC TRUCK MOTOR
BY HEAT RADIATION
Abstract. Constantly conducted studies of the reliability of electric equipment of traction rolling stock have shown that the most vulnerable element is the insulation design of the windings of power equipment, especially traction motors. Existing methods and means of restoration and repair of insulating structures of windings of traction motors of modern electric locomotives, based on drying polymer insulation in convective high-power electric furnaces, are energy and time-consuming. This technology has not undergone significant changes for over 50 years. In order to extend the polymer insulation life of electric vehicles of traction rolling stock, an insulation drying technology using thermal radiation was proposed that reduces the cost of electricity for repairs and increases the drying speed by reducing heat loss. The article is devoted to the design of a new device for drying the insulation of the windings of the magnetic system of
