CC BY
85
Шухарев Сергей Анатольевич
Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС).
Серышева ул., д. 47, г. Хабаровск, 680021, Российская Федерация.
Преподаватель кафедры «Локомотивы», ДВГУПС.
Тел.: +7 (4212) 40-70-76.
E-mail: ab_cd@mail.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Кулинич, Ю. М. Использование экстремального регулятора как средства повышения коэффициента мощности тиристорного преобразователя [Текст] / Ю. М. Кулинич, C. A. Шухарев // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. -№ 2 (26). - С. 91 - 100.
Shuharev Sergey Anatolevich
Far Eastern State Transport University (FESTU). 47, Serysheva st. Khabarovsk, 680021, the Russion Federation.
Lecturer of the department «Locomotive», FESTU. Phone: +7 (4212) 40-70-76. E-mail: ab_cd@mail.ru
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kulinich Y. M., Shuharev S. A. Use extremum control system for the increase power factor in thyristor converter. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 26, no. 2, pp. 91 - 100. (In Russian).
УДК 621.331.5
Ю. В. Москалев, Г. Г. Ахмедзянов
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА РАЗМЕЩЕНИЯ И МОЩНОСТИ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ПО МИНИМУМУ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Аннотация. В статье рассмотрен один из способов повышения энергетической эффективности системы тягового электроснабжения переменного тока магистральных железных дорог 25 кВ, 50 Гц. Предложенный подход позволяет определить оптимальное место размещения и мощность нерегулируемого устройства поперечной емкостной компенсации по критерию минимума потерь активной мощности в тяговой сети. Моделирование движения поездов на участке было выполнено с использованием мгновенных схем, описание системы тягового электроснабжения реализовано методом узловых потенциалов и комплексным методом, определение оптимальных значений реактивной мощности для всех возможных мест размещения компенсирующего устройства было рассчитано численным оптимизационным методом Хука - Дживса по критерию минимума потерь активной мощности в тяговой сети. Математическая модель позволяет учитывать элементы тяговой сети, графики движения поездов, изменение тяговых токов электровозов, схемы питания контактной сети. Предложенный подход был рассмотрен на примере тестовой задачи, в результате решения которой были определены оптимальное место размещения и необходимая реактивная мощность нерегулируемого компенсирующего устройства. Размещение компенсирующего устройства в определенном месте на участке позволит минимизировать потери мощности в контактной сети, рельсовой цепи и тяговых трансформаторах от протекания реактивной составляющей тока в среднем для всех мгновенных схем с различными тяговыми нагрузками. Одно нерегулируемое компенсирующее устройство на межподстанционной зоне позволяет снизить расход электроэнергии на тягу поездов на 1 - 2 %.
Ключевые слова: электроэнергия, компенсирующее устройство, тяга поездов, коэффициент мощности.
Yuriy V. Moskalev, Gayaz G. Ahmedzyanov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
THE DEFINITION OF THE LOCATION AND CAPACITY OF THE COMPENSATING DEVICE IN THE AC ELECTRICAL POWER SYSTEM OF RAILWAYS BY MINIMUM
OF ACTIVE POWER LOSSES
Abstract. The article considers one of the ways of improving the energy efficiency of AC electrical system railways 25 kV, 50 Hz. The proposed approach allows to determine the optimal location and capacity of an unregulated device for
compensation reactive power according to the criterion of minimum active power losses in a traction electrical system. Modeling of trains on the site was made using instant schemes. Description of the traction power supply system implemented by the node potential method and Steinmetz's symbolic method. Optimal value of reactive power for all possible locations of a compensating device was calculated numerically by an optimization method ofHooke-Jeeves according to the criterion of minimum active power losses in the traction network. The mathematical model allows to consider the elements of the traction network, schedules of trains, change of traction loads of electric locomotives, schemes of overhead network. The proposed approach was considered on the example test problem, which solution allowed to determinate the optimal location and required value of reactive power of an technical device. The placement of a compensating device in a certain place will allows to minimize the power loss in the contact network, track circuit and traction transformers from the flow of the reactive component of the current in average for all instant schemes with various traction loads. An unregulated technical device for compensating reactive power which is located between two traction substations reduces energy consumption for traction of trains on the 1 - 2 %.
Keywords: electrical energy, compensating device, traction of trains, power factor.
Повышение энергетической эффективности железнодорожных перевозок является важным направлением научных исследований. В настоящее время существует множество организационных и технических мероприятий, позволяющих снизить расход электрической энергии на тягу поездов [1]. Одним из известных способов повышения энергоэффективности системы тягового электроснабжения переменного тока и электрических сетей общего назначения является компенсация реактивной мощности. В тяговой сети переменного тока магистральных железных дорог реактивная мощность потребляется электровозами переменного тока, коэффициент мощности которых зависит от режима работы электровоза (в режиме тяги cos ф = 0,5 - 0,85; в режиме рекуперативного торможения cos ф = 0,25 - 0,55). На меж-подстанционной зоне в соответствии с графиком движения перемещаются несколько четных и нечетных поездов, это является причиной изменения потребляемой реактивной мощности во времени в разных точках участка. При оптимальном сочетании компенсирующих устройств (КУ) на электровозах с устройствами в системе тягового электроснабжения расход электроэнергии на тягу поездов может быть уменьшен на 3 - 4 % [2].
Актуальной проблемой для железнодорожного транспорта является увеличение пропускной и провозной способности участков, один из способов ее решения - формирование и пропуск поездов повышенной массы (6 тыс. т и более). При этом значительно возрастает токовая нагрузка на элементы системы тягового электроснабжения, снижается уровень напряжения в контактной сети, увеличиваются потери электроэнергии. Использование КУ позволяет усилить систему тягового электроснабжения благодаря уменьшению реактивной составляющей и высших гармоник токов в тяговой сети и, следовательно, уменьшить нагрев электрооборудования и контактной подвески, увеличить действующее значение напряжения, снизить несимметрию напряжения (при размещении на тяговых подстанциях). Увеличение напряжения в контактной сети также способствует увеличению участковой скорости поездов.
Известно большое количество научных работ, направленных на разработку регулируемых и нерегулируемых КУ для систем тягового электроснабжения железных дорог [3 - 6], на совершенствование алгоритмов управления, на определение технической и экономической эффективности и других особенностей проектирования и эксплуатации таких устройств [3, 7, 8].
Наиболее рациональным местом размещения КУ является место потребления реактивной мощности, т. е. электроподвижной состав (ЭПС) [4]. При этом усложняется схема электровоза, увеличиваются эксплуатационные затраты. При размещении КУ в системе тягового электроснабжения необходимо определить для него оптимальное место размещения и мощность. Существующие нормативные документы и руководящие технические материалы (оптимизационный, нормативный и другие методы расчета) обеспечивают единую техническую политику при выборе средств компенсации реактивной мощности для тяговых электрических сетей [9]. Переход к схемно-техническим расчетам с максимально возможным учетом
№ 2(26) ЛЛ4 Л I11Г1 Г( Till Транссиба 101
2016 ■
элементов тяговой сети, графиков движения поездов, схем питания и других факторов позволит значительно повысить эффективность применения устройств поперечной емкостной компенсации для улучшения качества электроэнергии, усиления системы тягового электроснабжения и повышения энергетической эффективности тяговых сетей переменного тока железных дорог.
Для определения места размещения и мощности нерегулируемого КУ на межподстанци-онной зоне в системе тягового электроснабжения переменного тока двухпутного участка необходимо произвести следующее:
1) разработать математическую модель расчетного участка с учетом графика движения и изменения токов ЭПС (определяются в результате тяговых расчетов);
2) определить значения генерируемой реактивной мощности КУ для различных вариантов размещения устройства с использованием оптимизационного метода и принятых критериев;
3) выбрать оптимальное место размещения и мощность КУ из рассмотренных вариантов.
При моделировании системы тягового электроснабжения использован метод узловых
напряжений в комплексной форме, расчет выполнен с использованием выражения
/ = I • (я' )^ (3 - УЁ)| ■+ Ё| ■- Л (1)
где E - вектор-столбец комплексных ЭДС ветвей (для тяговых подстанций), В;
J - вектор-столбец комплексных узловых токов, А;
Y - диагональная матрица комплексных проводимостей ветвей, См;
I - вектор-столбец комплексных токов ветвей схемы замещения, А;
£ - матрица связи.
Моделирование движения поездов на участке осуществляется с использованием мгновенных схем, для каждой мгновенной схемы были заданы токи нескольких ЭПС на участке и рассчитано токораспределение, что позволило в дальнейшем определить потери мощности и электроэнергии.
В качестве примера рассмотрим участок длиной 48 км, который электрифицирован по системе переменного тока с напряжением 25 кВ (50 Гц), тип контактной подвески - ПБСМ-95+МФ-100, тип рельса - Р65.
Схема замещения расчетного участка представлена на рисунке, где использованы следующие обозначения: ТП - тяговая подстанция, ПС - пост секционирования; ППС - пункт параллельного соединения, ветви 69-81 являются местами возможного размещения КУ.
При моделировании системы тягового электроснабжения приняты следующие допущения: элементы системы электроснабжения линейны; рассматривается только основная частота; схема питания контактной сети двухсторонняя с ПС и ППС; для использования мгновенных схем тяговая сеть разделена на участки длиной 6 км; напряжение холостого хода тяговых подстанций принято равным 27,5 кВ; поезда на участке перемещаются равномерно.
Электрические параметры элементов системы тягового электроснабжения представлены в таблице 1 [8].
Таблица 1 - Электрические параметры элементов системы тягового электроснабжения
Марка провода, тип рельса ПБСМ-95 МФ-100 Р-65
Активное сопротивление 1 км провода (рельса) при 20 °С, Ом/км 0,575 0,177 0,24 (для однофазного тока промышленной частоты)
Реактивные составляющие сопротивлений элементов системы тягового электроснабжения приняты в соответствии с рекомендациями работы [8]. Сопротивление одного километра контактной подвески принято равным (0,135 + ] 0,016) Ом; рельсовой цепи одного пути -(0,12 + ] 0,09) Ом; постов секционирования, пунктов параллельного соединения - 0,002 Ом;
тяговых трансформаторов ТДТНЖ-40000/110, приведенных к напряжению 27,5 кВ, -(0,29 + 7 10,3) Ом.
Проводимости ветвей схемы замещения приняты с учетом того, что длина каждого участка составляет 6 км (см. рисунок): Утп1 = Утп2 = (0,0027 - ] 0,097) См (тяговые трансформаторы); Укс7-22 = (1,22 -7 0,14) См (контактная сеть); Ур23 - 38 = (0,89 -у 0,67) См (рельсы).
ТП1 ТП2
Схема замещения расчетного участка
Имитация движения поездов на расчетном участке выполнялась с использованием мгновенных схем [8]. В качестве примера рассмотрим шесть мгновенных схем (таблица 2). Ветви 51-59 на рисунке и в таблице 2 соответствуют ЭПС нечетных поездов, которые движутся от ТП 2 к ТП1, а ветви 60 - 68 - ЭПС четных поездов (в межподстанционной зоне находятся девять поездов). Для каждой мгновенной схемы в таблице 2 приведены значения потребляемых токов ЭПС и их коэффициенты мощности. Например, для первой мгновенной схемы ЭПС одного поезда соответствует ветви 57 схемы замещения (см. рисунок), для второй мгновенной схемы этот ЭПС соответствует ветви 56 и т. д.
Таблица 2 - Ток и коэффициент мощности электровозов для различных мгновенных схем
Номер ветви на рисунке Номер мгновенной схемы
1 2 3 4 5 6
I, А cos ф I, А cos ф I, А cos ф I, А cos ф I, А cos ф I, А cos ф
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
49 343 0,80 289 0,80 298 0,85 342 0,82 324 0,70 295 0,85
50 265 0,75 247 0,60 315 0,77 364 0,75 364 0,79 214 0,90
51 140 0,52 162 0,77 172 0,66
52 130 0,80 145 0,77 150 0,75
53 109 0,42 78 0,42 72 0,36
54 214 0,65 220 0,78 205 0,70
55 210 0,70 198 0,75 205 0,80
56 186 0,80 192 0,81 202 0,79
57 172 0,80 166 0,82 190 0,76
58 156 0,78 144 0,84 150 0,81
59 109 0,43 97 0,75 100 0,80
№ 2(26) ЛЛ4 Л I11Г1 Г( Till Транссиба 103
2016 ■
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
60 162 0,75 171 0,77 195 0,83
61 172 0,80 189 0,77 195 0,78
62 86 0,80 92 0,68 100 0,69
63 222 0,67 210 0,84 215 0,77
64 145 0,71 151 0,77 142 0,79
65 109 0,35 93 0,47 60 0,55
66 110 0,67 100 0,82 97 0,75
67 196 0,75 200 0,69 186 0,74
68 178 0,80 188 0,79 169 0,72
В таблице 2 ветви 53 и 65 схемы замещения (см. рисунок), моделирующие ЭПС, соответствуют режиму рекуперативного торможения.
В примере рассмотрен критерий минимума потерь активной мощности в тяговой сети:
38
AP = £ Rlf ^ min, (2)
i=1
где Ii - действующее значение переменного тока в i-м элементе схемы замещения, А;
Ri - активное сопротивление i-го элемента схемы замещения, Ом.
Получение математической зависимости, показывающей взаимосвязь мощности КУ и потерь мощности во всех элементах тяговой сети является сложной задачей, поэтому для решения оптимизационной задачи с критерием (2) может быть использован любой численный метод прямого поиска [10]. Оптимизация выполнена методом Хука - Дживса.
В качестве независимой переменной поочередно рассматриваются мнимые составляющие комплексных проводимостей ветвей 69 - 81 схемы замещения (см. рисунок), которые соответствуют КУ. Для каждой из этих ветвей определяется оптимальное значение проводимости в соответствии с критерием (2), по известному напряжению в месте подключения этой ветви определяется необходимое значение реактивной мощности 0опт.
В результате моделирования для каждой ветви КУ получены оптимальные значения реактивной мощности для заданных исходных данных (таблица 3). В таблице 3 представлены значения мощности двух тяговых подстанций Ртп и потери активной мощности в тяговой сети для различных вариантов размещения КУ.
Таблица 3 - Результаты моделирования для различных мгновенных схем
Номер мгновенной схемы 1 2 3 4 5 6 Снижение потерь, %
ветвь КУ на рисунке Ртп, МВт 17,4 24,1 20,4 25,9 21,1 25,1
Оопт, Мвар Потери в тяговой сети, %
- - 4,77 3,55 3,67 3,45 3,69 3,50 0,00
70 3,16 4,47 3,40 3,47 3,30 3,46 3,33 0,20
71 5,82 1,04 0,47 0,67 0,42 0,70 0,48 0,63
72 6,28 3,44 2,75 2,82 2,81 2,86 2,77 0,86
73 7,32 3,01 2,65 2,51 2,74 2,61 2,70 1,07
74 6,05 3,54 2,80 2,84 2,88 2,96 2,84 0,79
75 5,65 3,82 3,03 3,00 3,11 3,11 3,08 0,58
76 3,04 4,51 3,36 3,48 3,34 3,56 3,37 0,17
78 3,21 4,40 3,43 3,40 3,34 3,39 3,37 0,21
79 6,28 3,25 2,90 2,70 2,92 2,72 2,90 0,87
80 5,99 3,42 2,90 2,76 2,97 2,91 2,95 0,79
81 3,16 4,43 3,40 3,40 3,38 3,49 3,40 0,19
Оптимальное место размещения КУ находим из расчетной таблицы 3 - ветвь КУ с максимальным значением снижения потерь в тяговой сети. Для рассмотренного примера определены оптимальный вариант размещения нерегулируемого КУ - пост секционирования (ветвь 73 на рисунке) - и оптимальное значение реактивной мощности этого КУ - 7,32 Мвар.
Это позволит снизить потери электроэнергии в системе тягового электроснабжения на 1,07 %.
Основным отличием предлагаемого подхода от ранее известных является использование в составе модели схемы замещения, которая учитывает основные элементы системы тягового электроснабжения, токи ЭПС (в режиме тяги и рекуперации) и КУ, а также графики движения поездов на участке. Это позволяет рассчитывать токораспределение с учетом КУ, определять оптимальную мощность устройства для различных критериев и изменения токов нагрузок во времени.
В настоящее время разработаны компенсирующие устройства для тяговых сетей железных дорог с плавным регулированием реактивной мощности, созданные на базе силовых полупроводниковых преобразователей [5, 6]. Эти устройства дороже нерегулируемых устройств, работа силовых ключей приводит к генерации высших гармоник устройством, поэтому в ряде случаев технически и экономически целесообразно использовать нерегулируемые КУ.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы.
1) Использование предложенного подхода для определения оптимального места размещения и мощности нерегулируемого компенсирующего устройства в системе тягового электроснабжения переменного тока двухпутного участка с учетом параметров элементов системы тягового электроснабжения, схемы питания тяговой сети, графиков движения поездов позволит повысить эффективность компенсации реактивной мощности.
2) При размещении одного стационарного нерегулируемого КУ на межподстанционной зоне расход электроэнергии на тягу может быть снижен на 1 - 2 % (в рассмотренном примере оптимальным местом размещения КУ является пост секционирования, оптимальная мощность КУ составляет 7,32 Мвар, снижение расхода электроэнергии на тягу - 1,07 % от отпущенной электроэнергии с шин тяговых подстанций 27,5 кВ).
3) Реализация системы автоматизированного проектирования для ЭВМ с использованием предложенного подхода позволит повысить точность расчетов за счет уменьшения интервалов дискретизации межподстационной зоны, учета неравномерного движения поездов и изменения размеров движения в течение суток.
Список литературы
1. Энергосбережение на железнодорожном транспорте: Справочно-методическое издание [Текст] / В. А. Гапанович, В. Д. Авилов и др. - М.: Интехэнерго-Издат, 2014. - 304 с.
2. Гапанович, В. А. Энергетическая стратегия и электрификация российских железных дорог [Текст] / В. А. Гапанович, С. Н. Епифанцев, В. А. Овсейчук. - М.: Эко-Пресс, 2012. -196 с.
3. Герман, Л. А. Управляемые устройства емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: Учебное пособие [Текст] / Л. А. Герман, А. С. Серебряков. - М.: Транспортная книга, 2013. - 120 с.
4. Кулинич, Ю.М. Адаптивная система автоматического управления гибридного компенсатора реактивной мощности электровоза с плавным регулированием напряжения: Монография [Текст] / Ю. М. Кулинич / Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения. - Хабаровск, 2001. - 153 с.
5. Natesan P. Compensation of Power Quality Problems in Traction Power System Using Direct Power Compensator [Text] / P. Natesan, G. Madhusudanan / IEEE International Conference on Innovations in Engineering and Technology, 2014, vol. 3, no. 7, pp. 277 - 280.
6. Bueno A. Harmonic and unbalance compensation based on direct power control for electric railway systems [Text] / A. Bueno, J. Aller and others / IEEE Transactions on power electronics, 2013, vol. 28, no. 12, pp. 5823 - 5831.
7. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог [Текст] / К. Г. Марквардт. - М.: Транспорт, 1982. - 528 с.
№ 2(26) ЛЛ4 Л Г11Г1П Till Транссиба 105
2016 i
8. Кондратьев, Ю. В. Выбор мощности и места размещения устройств поперечной компенсации реактивной мощности [Текст] / Ю. В. Кондратьев, А. В. Тарасенко // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, - 2015. - № 2 (22). - С. 79 - 87.
9. СТО РЖД 07.022.2-2015. Система тягового электроснабжения железной дороги переменного тока. Методика выбора мест размещения и мощности средств продольной и поперечной компенсации реактивной мощности.
10. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс [Текст] / Б. Банди. - М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.
Referenses
1. Gapanovich V. A. Jenergosberezhenie na zheleznodorozhnom transporte (Energy savings in rail transport). Moscow: Intehjenergo-Izdat, 2014, 304 p.
2. Gapanovich V. A., Epifancev S. N., Ovsejchuk V. A. Jenergeticheskaja strategija i jelektrif-ikacija rossijskih zheleznyh dorog (Energy Strategy and the electrification of Russian railroads). Moscow: Jeko-Press, 2012, 196 p.
3. German L. A., Serebrjakov A. S. Upravljaemye ustrojstva emkostnoj kompensacii v sistemah tjagovogo jelektrosnabzhenija zheleznyh dorog (Managed devices capacitive compensation systems, traction power supply of railways). Moscow: Transportnaja kniga, 2013, 120 p.
4. Kulinich Ju. M. Adaptivnaja sistema avtomaticheskogo upravlenija gibridnogo kompensato-ra reaktivnoj moshhnosti jelektrovoza s plavnym regulirovaniem naprjazhenija (Adaptive cruise control hybrid reactive power compensator with electric continuously variable voltage). Khabarovsk: DVGUPS, 2001, 53 p.
5. Natesan P., Madhusudanan G. Compensation of Power Quality Problems in Traction Power System Using Direct Power Compensator. IEEE International Conference on Innovations in Engineering and Technology, 2014, vol. 3, ,no. 7, pp. 277 - 280.
6. Bueno A., Aller J., Restrepo J., Harley R., Habetler T. Harmonic and Unbalance Compensation Based on Direct Power Control for Electric Railway Systems. IEEE Transactions on power electronics, 2013, vol. 28, ,no. 12, pp. 5823 - 5831.
7. Markvardt K. G. Jelektrosnabzhenie jelektrificirovannyh zheleznyh dorog (Power supply of electrified railways). Moscow: Transport, 1982, 528 p.
8. Kondratyev Y. V., Tarasenko A. V. The power selection and placement of devices cross-reactive power compensation [Vybor moshhnosti i mesta razmeshhenija ustrojstv poperechnoj kompensacii reaktivnoj moshhnosti]. Izvestia Transsiba - The Journal of Transsib Railway Studies, 2015, no. 2 (22), pp. 79 - 87.
9. STO RZD 07.022.2-2015. The system of traction current Railway AC. Technique selection and placement of power means the longitudinal and transverse reactive power compensation [Sistema tjagovogo jelektrosnabzhenija zheleznoj dorogi peremennogo toka. Metodika vybora mest razmeshhenija i moshhnosti sredstv prodol'noj i poperechnoj kompensacii reaktivnoj moshhnosti].
10. Bunday B. D. Basic optimization methods. London: Edward Arnold, 1984, 128 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Москалев Юрий Владимирович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-18-27.
E-mail: yuriyvm@mail.ru
Ахмедзянов Гаяз Гумарович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Moskalev Yuriy Vladimirovich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation. Ph. D., Associate Professor of the department «Electric machines and electrical engineering» Omsk State Transport University.
Phone: +7 (3812) 31-18-27. E-mail: yuriyvm@mail.ru
Ahmedzyanov Gayaz Gumarovich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation. Ph. D., Associate Professor of the department «Automatics and remote control» Omsk State Transport Uni-
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-18-72.
E-mail: 1zzzz1omsk@gmail.com
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Москалев, Ю. В. Определение места размещения и мощности компенсирующего устройства в системе тягового электроснабжения переменного тока двухпутного участка по минимуму потерь активной мощности [Текст] / Ю. В. Москалев, Г. Г. Ахмедзянов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - № 2 (26). - С. 100 - 107.
versity (OSTU).
Phone: +7 (3812) 31-18-72. E-mail: 1zzzz1omsk@gmail.com
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Moskalev Y. V., Ahmedzyanov G. G. The definition of the location and capacity of the compensating device in the ac electrical power system of railways by minimum of active power losses. Journal of Transsib Railway Studies, 2016, vol. 26, no. 2, pp. 100 - 107. (In Russian).
УДК 621.336.322
О. А. Сидоров, И. Л. Саля
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ВЫБОР МЕТОДА ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТОКОПРИЕМНИКА
ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Аннотация. Реальный процесс взаимодействия токоприемника с контактной подвеской связан со случайными процессами. Основными факторами, воздействующими на токоприемник, являются колебания подвижного состава на уровне установки токоприемника, аэродинамическое воздействие, нестабильность динамических свойств токоприемника и контактной подвески и т. д. Ввиду множества влияющих на токосъем факторов теоретически исследовать динамическую систему «токоприемник - контактная подвеска» в полном объеме сложно. Более рациональным для теоретических исследований и достаточным для практического использования является рассмотрение детерминированных процессов.
При численном моделировании токоприемников наиболее распространены следующие типы расчетных схем (моделей):
- схема с малым числом степеней свободы и приведенными массами;
- схема, состоящая из элементов, описываемых массами и геометрическими размерами реального токоприемника;
- модели токоприемника, созданные в специализированных CAD-системах, которые детально описывают геометрические размеры и физические свойства каждого элемента токоприемника.
При проектировании устройств токосъема необходимым является расчет взаимодействия токоприемника с контактной подвеской. Контактная подвеска в расчетах учитывается в виде сосредоточенной массы, взаимодействующей с полозом токоприемника, или в виде пространственной системы, составленной из упругих элементов конечной длины (контактная подвеска с распределенными параметрами). Второй тип модели контактной подвески активно используется в расчете взаимодействия с первыми двумя типами рассмотренных моделей токоприемников. Однако данный тип модели контактной подвески не может быть использован в CAD-системе, так как такие системы в настоящее время не позволяют выполнять динамические расчеты с учетом деформаций и волновых процессов в контактной подвеске.
С учетом особенностей каждого из представленных видов моделей токоприемника предложена методика выбора модели токоприемника в зависимости от цели моделирования.
Ключевые слова: токоприемник, модель, CAD-система, динамика, нагрузки.
О^ А. Sidorov, Ilya L. Salya
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
THE CHOICE OF THE METHOD OF NUMERICAL SIMULATION OF THE PANTOGRAPH ELECTRIC ROLLING STOCK
Abstract. The actual process of interaction of pantograph with catenary associated with random processes. The main factors affecting the pantograph are vibrations of the rolling stock, aerodynamic, the instability of the dynamic
ИЗВЕСТИЯ Транссиба 107
