CC BY
22
УДК 629.423.1: 621.314.5
Ю. С. Кабалык
Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС), г. Хабаровск, Российская Федерация
ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСРЕДСТВОМ МОДЕРНИЗАЦИИ ПЛЕЧЕЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Аннотация. Предметом исследования является силовой тиристорный преобразователь электровозов переменного тока и его влияние на коэффициент мощности локомотива. Предложен и проанализирован новый способ повышения коэффициента мощности электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями электроэнергии. К таким электровозам относятся локомотивы серий 2ЭС5К, ВЛ85, ЭП1 и др. В начале статьи кратко рассмотрены существующие способы повышения коэффициента мощности и указан их недостаток по сравнению с предложенным способом. Также проанализирован недостаток существующих преобразователей, заключающийся в наличии задержки открытия тиристоров в начале полупериода питающего напряжения. В предлагаемом способе подразумевается модернизация цепей управления тиристорами преобразователя, благодаря которой в начале полупериода за счет питающего напряжения на управляющем электроде самопроизвольно создается ток управления. Благодаря этому тиристоры открываются с минимальной задержкой относительно начала полупериода. Для оценки эффективности предложенной модернизации было проведено компьютерное моделирование работы силовой схемы электровоза в программе ORCAD. Моделирование проводилось для двух вариантов: силовая схема со штатными преобразователями и силовая схема с преобразователями, модернизированными в соответствии с предлагаемым способом. При моделировании исследовалось изменение значения коэффициента мощности электровоза при различных токе тяговых двигателей, зоне и угле регулирования. При исследовании осциллограмм токов различных плеч преобразователя обнаружено, что при использовании модернизированных преобразователей момент окончания сетевой коммутации наступает раньше, чем в штатной схеме. Отсутствует также участок с отрицательным напряжением на выходе преобразователя в начале полупериода. В конце статьи приведены значения коэффициента мощности электровоза при различных условиях. Эти результаты показывают, что использование предлагаемого способа повышает коэффициент мощности электровоза в среднем на 1,2 процентных пункта.
Ключевые слова: электровоз, выпрямительно-инверторный преобразователь, коэффициент мощности, энергоэффективность, управление тиристорами.
Iurii S. Kabalyk
Far Eastern State Transport University (FESTU), Khabarovsk, the Russian Federation
INCREASING THE POWER FACTOR OF ELECTRIC LOCOMOTIVES BY UPGRADING THE RECTIFIER-INVERTER CONVERTERS ARMS
Abstract. The subject of the research is the power thyristor converter of AC electric locomotives and its influence on the power factor of the locomotive. A new method for increasing the power factor of AC electric locomotives with thyristors power converters is proposed and analyzed. These electric locomotives include locomotives of the 2ES5K, VL85, EP1 series, etc. At the initial of the paper, the existing methods of increasing the power factor are briefly considered and their disadvantage in comparison with the proposed method is indicated. The drawback of existing converters is also analyzed, which consists in the presence of a thyristor opening delay at the beginning of the supply voltage half-cycle. The proposed method implies the modernization of the control circuits of the thyristors of the converter, due to which, at the beginning of the half-period, a control current is spontaneously created on the control electrode by means of the supply voltage. As a result, the thyristors open with a minimum delay after the start of the half-cycle. To verification the effectiveness of the proposed solutions, a computer simulation of the operation of the power circuit of an electric locomotive in the ORCAD program was carried out. Simulation was carried out for two options: a power circuit with standard converters and a power circuit with converters upgraded in accordance with the proposed method. During the simulation, the change in the value of the power factor of an electric locomotive was investigated at different currents of traction motors, zone and angle of regulation. Analysis of the oscillograms of converter various arms currents the revealed that when using the modernized converters, the moment of the end of the network switching occurs earlier than in the standard circuit. There is also no area with negative voltage at the output of the converter at the beginning of the half-cycle. At the end of the paper, the values of the electric locomotive power factor are given under various conditions. These results show that the use of the proposed method increases the power factor of an electric locomotive by an average of 1.2 percentage points.
Keywords: electric locomotive, rectifier-inverter converter, power factor, energy efficiency, control of a thyristor.
2 ИЗВЕСТИЯ Транссиба
020
Большинство российских электровозов переменного тока имеют тяговые двигатели постоянного тока. Для питания таких двигателей, как правило, применяются выпрямительно-инверторные преобразователи (далее - ВИПы), выполненные на тиристорах. Эти преобразователи осуществляют плавное регулирование выпрямленного напряжения на двигателях в режиме тяги, а также инвертируют ток тяговых двигателей в контактную сеть при рекуперативном торможении. Основным конструктивным элементом ВИПа является силовой блок, который представляет собой восьмиплечевую мостовую схему (рисунок 1, а). Полумосты имеют центральные выводы (точки 1, 2, 3, 4 на рисунке 1, а), которые подключаются к секциям вторичной обмотки тягового трансформатора. На крайних выводах полумостов образуется выпрямленное напряжение, которое подается на тяговые двигатели [1].
В используемых на электровозах ВИПах каждое плечо представляет собой параллельное соединение цепей из двух тиристоров, соединенных последовательно и оборудованных выводами для управления. На рисунке 1, б представлена упрощенная схема управления тиристорами плеча ВИПа. Управление тиристорами осуществляется с помощью блоков импульсного вывода (БИВов), являющихся частью микропроцессорной системы управления и диагностики электрооборудования электровоза (МУСД). Управление плечом происходит следующим образом. МСУД на основе полярности питающего напряжения и заданного режима управления определяет плечи, которые требуется открыть в текущем полупериоде питающего напряжения, и момент их открытия относительно начала полупериода. В определенный момент времени БИВ генерирует ток управления плечом /упр. пл, который поступает на импульсные трансформаторы (ИТы). С выхода ИТа ток /упр поступает на управляющие электроды тиристора. Под действием этого тока (/упр) и прямого напряжения между анодом и катодом тиристоры открываются и начинают проводить электрический ток.
ТТ
2$Г 2$Г
о 4
Ь 3
О 2
о 1
2\\ 2< 2<
тэд
БИВ
МСУД
'упр. пл^
ИТ
■ Т_ГТТГ| !
'упрг
ИТ
^'упр
...Л
>
гС
о ^ £
Б § ^
а §
а б
Рисунок 1 - Схема силового блока ВИПа (а) и упрощенная схема управления тиристорами каждого плеча ВИПа (б): ТТ - тяговый трансформатор; ТЭД - тяговые электродвигатели; БИВ МСУД - блок импульсного
вывода МСУД; ИТ - импульсный трансформатор
Если при подаче импульса управления напряжение между анодом и катодом тиристора будет недостаточным, то он не откроется даже при наличии достаточного тока управления /упр Поэтому для гарантированного открытия тиристора необходимо, чтобы величина напряжения между его силовыми выводами была на достаточном уровне. Форма кривой питающего напряжения электровоза имеет значительные искажения, среди которых можно наблюдать провалы напряжения, высокочастотные пульсации и снижение напряжения в начале полупериода [2]. Последнее обусловлено в основном сетевой коммутацией в преобразователях электровозов, расположенных в этой же фидерной зоне. В результате такого про-
№ 3(4
2020
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
3
вала напряжение на входе ВИПа в начале полупериода будет сниженным, что может привести к невозможности открытия тиристоров. Для стабильного открытия тиристора в начале полупериода (сетевая коммутация) подачу угла открытия на него осуществляют с задержкой в 0,5 мс (9 ± 2 электрических градусов) относительно начала полупериода [3]. Такая задержка в большинстве случаев гарантирует достаточный уровень напряжения на тиристоре при различных искажениях формы кривой питающего напряжения. Присутствие этой задержки увеличивает угол фазового сдвига между первыми гармониками тока и напряжения на входе (первичной обмотке трансформатора) электровоза. Уменьшение угла открытия при сетевой коммутации менее 0,5 мс снизит вероятность открытия тиристоров, что может привести к сбоям работы электрооборудования.
Наличие фазового сдвига потребляемого тока значительно снижает коэффициент мощности электровоза. При эксплуатации значение этого коэффициента составляет от 0,60 до 0,85 в зависимости от зоны регулирования и выпрямленного напряжения [4]. Такие низкие значения коэффициента приводят к дополнительным потерям в тяговой сети.
Существует несколько путей повышения коэффициента мощности электровоза, среди которых можно выделить следующие:
1) применение пассивного компенсатора реактивной мощности. При таком способе в цепь вторичной обмотки тягового трансформатора подключаются ХС-фильтры, которые снижают фазовый сдвиг тока в первичной обмотке. Применение такого способа позволяет увеличить коэффициент мощности электровоза до 97,2 % [4];
2) применение активного или гибридного компенсаторов реактивной мощности. При таком способе в цепь вторичной обмотки тягового трансформатора подключаются ХС-фильтры совместно с полностью управляемым мостом на ЮВТ-транзисторах. Применение такого способа позволяет увеличить коэффициент мощности электровоза до 98 % [5, 6];
3) применение разрядного диодного плеча в цепи тяговых двигателей [7]. При таком способе к выходу ВИПа подключается диодное плечо, которое замыкает через себя ток двигателей от момента смены полярности питающего напряжения до момента окончания сетевой коммутации. Такой способ позволяет увеличить коэффициент мощности электровоза на 6 % [8].
Общим недостатком рассмотренных способов повышения коэффициента мощности является необходимость внесения значительных изменений в силовую цепь электровоза. Такой подход увеличивает цену и массогабаритные показатели электрооборудования, снижает его надежность и ремонтопригодность. В настоящей статье предлагается рассмотреть иной подход, который заключается в модернизации только преобразователя ВИПа без внесения изменений в силовую цепь электровоза.
В настоящей работе для увеличения коэффициента мощности электровоза предлагается модернизировать цепи управления тиристорами ВИПа таким образом, чтобы открытие тиристоров в начале полупериода происходило с минимально возможной задержкой. Предложение заключается в дооснащении цепи управляющего электрода каждого тиристора схемой с дополнительными элементами, благодаря которым в начале полупериода через управляющий электрод тиристора протекал бы ток управления. Таким образом, при нарастании прямого напряжения между анодом и катодом (Цак) через управляющий электрод тиристора будет протекать ток управления (/упр), в результате чего тиристор самопроизвольно откроется по достижении напряжением ЦАК минимально требуемого уровня. Разработаны два варианта модернизации цепей управления ВИПа, реализующие предлагаемый принцип управления.
1) Система на делителе напряжения (рисунок 2, а) [9]. Резисторы R1 и R2 осуществляют деление напряжения, прикладываемого к тиристору; их номиналы подбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемую величину тока управления /упр при достаточном напряжении между анодом и катодом ЦАК. Диоды и VD2 препятствуют протеканию тока по делителю напряжения при отрицательном напряжении на тиристорном плече. Плавкий предохранитель F1 защищает цепь управления от перегрузки по току. Ключ К осуществляет под-
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
ключение рассмотренной цепи по команде от системы управления. В качестве ключа К можно использовать ^£Г-транзисторы (например, IXLF19N250A) или оптроны.
в
Рисунок 2 - Предлагаемые схемы управления тиристором (а, б) и процесс открытия тиристора (в)
2) Система на трансформаторе напряжения (рисунок 2, б) [10]. За счет влияния конденсатора С1 ток в первичной обмотке понижающего трансформатора Т1 будет опережать по фазе напряжение, прикладываемое к тиристору (иАК). Индуктивность трансформатора Т1 и емкость конденсатора С1 подбираются таким образом, чтобы ток в них опережал напряжение иАК на величину в 5...20 электрических градусов. Таким образом, во вторичной обмотке трансформатора Т1 будет генерироваться ЭДС, по фазе опережающая напряжение иАк и создающая ток управления /упр. Диод препятствует протеканию тока по вторичной обмотке трансформатора при отрицательном напряжении на тиристорном плече или при подаче импульса управления от БИВ МСУД. Плавкий предохранитель F1 и ключ К выполняют такие же функции, как в первом варианте модернизации. В качестве ключа К можно использовать низковольтный транзистор, поскольку трансформатор Т1 понижает напряжение иАК до требуемого уровня.
Первый вариант модернизации работает следующим образом (рисунок 2, в). При замкнутом ключе К в начале полупериода питающего напряжения начинает возрастать напряжение на плече ипл, которое пропорционально делится между тиристорами и создает на них напряжением между анодом и катодом иАК. Это напряжение будет питать делитель напряжения на резисторах R1 и R2, откуда его часть (падение напряжения на резисторе R2) будет создавать напряжение между управляющим электродом и катодом - напряжение управления иупр. Величина напряжения управления иупр будет зависеть от уровня напряжения иАК и номиналов резисторов R1 и R2. Дополнительно можно подключить стабилитрон параллельно резистору R2 или между управляющим электродом и катодом тиристора для ограничения напряжения управления иупр (на схеме не показан). При наличии напряжения иупр по управляющему
электроду тиристора будет протекать ток /упр, пропорциональный напряжению ЦАК. В некоторый момент времени (^ на рисунке 2, в) величина тока /упр достигнет значения, требуемого для открытия тиристора. По прошествии времени, равного задержке открытия (промежуток времени t\ - t2), тиристор начнет открываться и напряжение между его анодом и катодом ЦАК станет снижаться (участок ^ - После полного открытия тиристора (момент времени напряжение ЦАК снизится до величины прямого падения напряжения Цт. Для тиристора Т383-800 величина Цт составляет от 1,1 до 1,5 В при токе от 100 до 1000 А [11]. Такое низкое значение напряжения ЦАК приводит к тому, что при полном открытии тиристора ток управления /упр снижается практически до нуля. Также из-за низкого значения Цт по цепи резисторов R1 и R2 будет протекать незначительный ток, который не будет приводить к существенному увеличению потерь энергии.
Процесс открытия тиристора при втором варианте модернизации будет во многом аналогичен первому варианту. Преимуществом второго варианта модернизации является относительно низкое значение напряжения, коммутируемого ключом К.
С учетом предлагаемых изменений алгоритм работы ВИПа будет изменен следующим образом. На первой зоне регулирования ключи К в предлагаемых схемах разомкнуты, а импульсы управления подаются в штатном режиме только через импульсные трансформаторы ИТ. В этом случае ВИП функционирует в обычном алгоритме и его схема не отличается от штатной. При переходе на вторую и последующие зоны регулирования появляется ряд плеч, которые должны открываться в начале полупериода (сетевая коммутация). В этих плечах в цепях управления необходимо замкнуть ключи К и не размыкать их вплоть до смены зоны регулирования. За счет этого при появлении положительного напряжения на плечах ВИПа их тиристоры будут самопроизвольно открываться с минимально возможной задержкой после начала полупериода. Таким образом, более раннее открытие плеч ВИПа будет приводить к более раннему началу смены полярности входного тока, что будет означать снижение фазового сдвига между током и напряжением в первичной обмотке тягового трансформатора и приведет к увеличению коэффициента мощности электровоза. При появлении отрицательного напряжения на плечах ВИПа дополнительные диоды в цепи управления будут препятствовать образованию тока управления и плечо будет оставаться закрытым.
Модернизация ВИПа предлагаемыми способами возможна в условиях депо при ремонте преобразователей со снятием с электровоза (в электроаппаратном цеху). При соответствующей проработке процесса ремонта трудозатраты можно свести к минимуму, что позволит снизить стоимость модернизации. Предлагаемые схемы модернизации состоят из недорогих электрических элементов, за исключением ключа К (см. рисунок 2, а, б), стоимость которого может достигать 4 тыс. руб. (^£Г-транзистор IXLF19N250A). В итоге стоимость дополнительных элементов для одного ВИПа составляет около 100 тыс. руб. Указанные затраты будут покрываться экономией электроэнергии от повышения коэффициента мощности электровоза, а срок окупаемости, по различным оценкам, не превысит двух лет.
С целью определения эффективности разработанных технических решений было проведено моделирование работы одной секции электровоза переменного тока в компьютерной программе OrСAD. Моделирование проводилось с учетом рекомендаций [12]. При моделировании были исследованы третья и четвертые зоны регулирования ВИПа. В качестве модели электровоза была взята модель силовой схемы электровоза 2ЭС5К в двух вариантах исполнения:
1) со штатным ВИПом;
2) с модернизированным ВИПом, цепи управления тиристорами которого оборудованы предлагаемой схемой (исследовался первый вариант модернизации).
Для первичного анализа результатов моделирования рассмотрим осциллограммы электромагнитных процессов в плечах ВИПа. На рисунке 3 представлены диаграммы токов коммутируемых плеч и напряжения на выходе ВИПа для двух вариантов исполнения ВИПа на
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
6
четвертой зоне регулирования с током тяговых двигателей 1д = 700 А и углом регулирования ар = 45 эл. град.
и,1
Рисунок 3 - Осциллограммы токов и напряжения ВИПа при сетевой коммутации: а - процессы в штатном ВИПе; б - процессы в модернизированном ВИПе; /^ — /^8 - токи соответствующих плеч ВИПа; ис - выпрямленное напряжение на выходе ВИПа
Из представленных на рисунке 3 осциллограмм видны процессы изменения токов под действием изменяющегося питающего напряжения и открытия тиристорных плеч. Можно видеть, что при штатной работе после угла открытия а0 ток в первом плече снижается, а в седьмом возрастает. После подачи угла регулирования а0З ток в восьмом плече начинает снижаться, а на его смену приходит четвертое плечо. Это подтверждает штатный алгоритм работы ВИПа. На рисунке 3, б четвертое и седьмое плечи открываются сразу после смены полярности напряжения на выходе ВИПа, что приводит к увеличению тока в них и снижению тока в первом и восьмом плечах. Из осциллограмм можно определить момент окончания сетевой коммутации, что будет говорить об окончании изменения полярности входного тока электровоза. При штатном ВИПе (рисунок 3, а) окончание сетевой коммутации заканчивается спустя 1,87 мс (а0З + у2) относительно начала полупериода питающего напряжения, а при модернизированном ВИПе - спустя 1,78 мс. Подобное снижение времени окончания коммутации при модернизированном ВИПе наблюдается при всех рассмотренных зонах регулирования и различном токе двигателей. Дополнительно со снижением времени окончания
03ВЕСТИЯ Транссиба
коммутации в случае применения предлагаемого ВИПа будет происходить более раннее начало изменения входного тока электровоза. Это связано с отсутствием задержки открытия тиристоров относительно начала полупериода. Таким образом, можно говорить, что использование предлагаемых технических решений приводит к раннему окончанию сетевой коммутации. Перечисленные выше изменения в переходных процессах приводят к повышению коэффициента мощности электровоза.
Для оценки уровня изменения коэффициента мощности были рассчитаны энергетические параметры электровоза. Расчет производился при фиксированных значениях регулируемых параметров схемы:
ток тяговых двигателей 1д = 350 или 700 А. Эти значения приняты как близкое к номинальному току и как половина такого значения;
зоны регулирования третья и четвертая. Эти номера зон выбраны как наиболее часто используемые при эксплуатации электровоза;
углы регулирования аР = 45, 90 и 135 эл. град. Эти углы приняты исходя из того, что при больших углах регулирования наблюдается наименьший коэффициент мощности, поэтому желательно увидеть изменение коэффициента мощности как при больших, так и при малых углах регулирования.
При работе предлагаемого ВИПа отсутствует участок с отрицательным значением на осциллограмме напряжения на двигателях. В результате при одинаковых зоне и угле регулирования напряжение на двигателе при штатном ВИПе будет ниже этого напряжения при модернизированном ВИПе, что приведет к разности тока тяговых двигателей. Для поддержания постоянного тока тяговых двигателей при двух вариантах ВИПа осуществлялась корректировка противо-ЭДС якоря тяговых двигателей (скорости движения) для достижения единства тока тяговых двигателей 1д.
Коэффициент мощности электровоза рассчитывался на основе активной Р и полной £ мощностей электровоза, которые, в свою очередь, определялись аналогично расчетам, проведенным в работе [13].
На рисунке 4 представлены гистограммы со значениями коэффициента мощности при разной компоновке силовой схемы электровоза.
%
77,0 72,0 67,0
62,0 %
78,0 74,0 70,0 66,0
74,675,4
67,468,5 66,367,9
1 ■
45
90 а
135
ар
77,377,7
Н 71,171,9 72,073,0
иН!
45
90
135
ар
%
77,0 72,0 67,0
62,0
Хы.
%
78,0 74,0 70,0 66,0
^^ -78,8 А
72,2
45
90
135
ар
78,879,7
74,6 73,6 73,8
45
90
135
ар
- штатный ВИП;
- модернизированный ВИП
Рисунок 4 - Рассчитанное значение коэффициента мощности электровоза при различных параметрах регулирования: а - третья зона регулирования, 1д = 350 А; б - третья зона регулирования, 1д = 700 А; в - четвертая зона регулирования, 1д =350 А; г - четвертая зона регулирования, 1д =700 А
3(43)
Из анализа гистограмм, представленных на рисунке 4, можно сделать вывод о том, что при всех проведенных расчетах значение коэффициента мощности электровоза со штатным ВИПом меньше коэффициента мощности электровоза с модернизированным (предлагаемым) ВИПом. Минимальное увеличение составило 0,4 процентных пункта при четвертой зоне регулирования, угле регулирования аР = 45 эл. град. и токе тяговых двигателей 1д = 350 А (рисунок 3, в). Максимальное увеличение составило 2 процентных пункта при третьей зоне регулирования, угле открытия аР = 135 эл. град. и токе тяговых двигателей 1д = 700 А (см. рисунок 3, б). В среднем коэффициент мощности повышается на 1,2 процентных пункта, что гарантированно будет приводить к снижению потерь мощности в тяговой сети и, как следствие, к снижению расхода электрической энергии на тягу поездов.
Выводы по статье:
1. Предлагаемая модернизация электровоза затрагивает только цепи управления тиристорами ВИПа и не исключает его штатную работу в различных (аварийных) режимах, поэтому силовая схема электровоза практически не изменяет свою надежность и ремонтопригодность. Вместе с тем ВИП электровоза работает в более эффективном режиме.
2. Модернизация ВИПа электровозов путем обеспечения самопроизвольного открытия тиристоров при сетевой коммутации повышает коэффициент мощности электровоза в среднем на 1,2 процентных пункта.
Список литературы
1. Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К) : Руководство по эксплуатации. Книга 5. Описание и работа. Электронное оборудование. Преобразователи. ИДМБ.661142.009.РЭ5. -Новочеркасск : ВЭлНИИ, 2005. - 125 с. - Текст : непосредственный.
2. Кабалык, Ю. С. Исследование совместной работы электровозов, оборудованных компенсаторами искажения напряжения / Ю. С. Кабалык. - Текст : непосредственный // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2013. - № 2. - С. 271 - 274.
3. Кулинич, Ю. М. Электронная и преобразовательная техника : учебное пособие / Ю. М. Кулинич. - Хабаровск : Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения, 2008. - 175 с. -Текст : непосредственный.
4. Испытания системы компенсации реактивной мощности на электровозе 3ЭС5К / А. С. Копанев, П. А. Хрипков, В. М. Волков, П. С. Вольт. - Текст : непосредственный // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. - 2010. - № 2. - С.14 - 36.
5. Кулинич, Ю. М. Адаптивная система автоматического управления гибридного компенсатора реактивной мощности электровоза с плавным регулированием напряжения : монография / Ю. М. Кулинич. - Хабаровск : Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения, 2001. -153 с. - Текст : непосредственный.
6. Кулинич, Ю. М. Экстремальная система управления компенсатором реактивной мощности электровоза / Ю. М. Кулинич, С. А. Шухарев. - Текст : непосредственный // Вестник института тяги и подвижного состава. - 2015. - № 11. - С. 7 - 10.
7. Тихменев, Б. Н. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты : учебник / Б. Н. Тихменев, Л. М. Трахтман. - 4-е изд., перераб. и доп. - Москва : Транспорт, 1980. - 471 с. - Текст : непосредственный.
8. Мельниченко, О. В. Повышение энергетических показателей электровозов / О. В. Мельниченко, Ю. В. Газизов. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2010. - № 3 - С. 50 - 51.
9. Патент № 2668571 Российская Федерация, МПК Н02М 7/12 (2006.01). Многозонный выпрямитель однофазного переменного тока : № 2017134622 : заявлено 03.10.2017 : опубликовано 02.10.2018 / Кабалык Ю. С.; заявитель и патентообладатель Дальневосточный гос. унт путей сообщения. - 13 с. : ил. - Текст : непосредственный.
020
ИЗВЕСТИЯ Транссиба 9
10. Патент № 2716139 Российская Федерация, МПК H02M 7/162 (2006.01), H02M 1/08 (2006.01). Многозонный выпрямитель однофазного переменного тока : № 2019123916 : заявлено 23.07.2019 : опубликовано 06.03.2020 / Кабалык Ю. С., Дроголов Д. Ю.; заявитель и патентообладатель Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения. - 15 с. : ил. - Текст : непосредственный.
11. Тиристор Т353-800. Официальный сайт ПАО «Электровыпрямитель». - Текст : электронный. - URL: http://elvpr.ru/ru/deal/Thyristor-T353-800_1855 (дата обращения 23.10.2020).
12. Власьевский, С. В. Математическое моделирование процессов коммутации в выпря-мительно-инверторных преобразователях электровозов однофазно-постоянного тока : монография / С. В. Власьевский. - Хабаровск : Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения, 2001. -138 с. - Текст : непосредственный.
13. Кабалык, Ю. С. Электрические потери в контактной сети железных дорог при эксплуатации электровозов переменного тока / Ю. С. Кабалык, С. А. Шухарев, Д. Ю. Дроголов. - Текст : непосредственный // Вестник Брянского гос. техн. ун-та. - 2019. - № 9. -С. 5 - 57. - DOI: 10.30987/article_5d9317b307f835.52624411.
References
1. Elektrovoz magistral'nyi 2ES5K (3ES5K) : Rukovodstvo po ekspluatatsii. Kniga 5. Opisanie i rabota. Elektronnoe oborudovanie. Preobrazovateli (Main electric locomotive 2ES5K (3ES5K). Manual. Book 5. Description and operation. Electronic equipment. Converters). Novocherkassk : VELNII Publ., 2005, 125 p.
2. Kabalyk I. S. Research of joint operation of electric locomotives equipped with voltage distortion compensators [Issledovaniye sovmestnoy raboty elektrovozov, oborudovannykh kompensa-torami iskazheniya napryazheniya]. Nauchnyye problemy transporta Sibiri i Dal'nego Vostoka (Scientific problems of transport in Siberia and the Far East). - 2013, no. 2, pp. 271 - 274.
3. Kulinich I. M. Elektronnaya i preobrazovatel'naya tekhnika (Electronic and conversion technology). Khabarovsk : Far Easten State Transport University Publ., 2008, 175 p.
4. Kopanev A. S., Khripkov P. A., Volkov V. M., Vol't P. S. Tests of the reactive power compensation system on the 3es5k electric locomotive [Ispytaniya sistemy kompensatsii reaktivnoy moshchnosti na elektrovoze 3es5k]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo i proyektno-konstruktorskogo instituta elektrovozostroyeniya - Bulletin of the All-Russian Research and Design Institute of Electric Locomotive Building, 2010, no. 2, pp. 14 - 36.
5. Kulinich I. M. Adaptivnaya sistema avtomaticheskogo upravleniya gibridnogo kompensatora reaktivnoy moshchnosti elektrovoza s plavnym regulirovaniyem napryazheniya (Adaptive automatic control system for a hybrid electric locomotive reactive power compensator with smooth voltage regulation). Khabarovsk : Far Easten State Transport University Publ., 2001. - 175 p.
6. Kulinich I. M., Shukharev S. A. Extreme control system for reactive power compensator of an electric locomotive [Ekstremal'naya sistema upravleniya kompensatorom reaktivnoy moshchnosti elektrovoza]. Vestnik instituta tyagi i podvizhnogo sostava - Bulletin of the Institute of Traction and Rolling Stock, 2015, no. 11, pp. 7 - 10.
7. Tikhmenev B. N., Trakhtman L. M. Podvizhnoy sostav elektrifitsirovannykh zheleznykh dorog. Teoriya raboty elektrooborudovaniya. Elektricheskiye skhemy i apparaty [The rolling stock of electrified railways. Theory of the work of electrical equipment. Electrical circuits and apparatus] Moscow: Transport Publ., 1980, 471 p.
8. Melnichenko O. V., Gazizov I. V. Increasing the energy performance of electric locomotives [Povysheniye energeticheskikh pokazateley elektrovozov]. Zheleznodorozhnyy transport - Railway transport journal, 2010, no. 3, pp. 50 - 51.
9. Kabalyk I. S., e.a. Mnogozonnyy vypryamitel' odnofaznogo peremennogo toka [Multi-zone single phase AC rectifier]. Patent RF, no. 2668571, 2018.
10. Kabalyk I. S., Drogolov D. I. e. a. Mnogozonnyy vypryamitel' odnofaznogo peremennogo toka [Multi-zone single phase AC rectifier]. Patent RF, no. 2716139, 2020.
10 ИЗВЕСТИЯ Транссиба
020
11. Thyristor T353-800. Official site of PJSC «Electrovypryamitel». Available at: http://elvpr.ru/ru/deal/Thyristor-T353-800_1855 (accessed 29 October 2020).
12. Vlas'yevskiy, S. V. Matematicheskoye modelirovaniye protsessov kommutatsii v vypryami-tel'no-invertornykh preobrazovatelyakh elektrovozov odnofazno-postoyannogo toka [Mathematical modeling of switching processes in rectifier-inverter converters of single-phase-direct current electric locomotives]. Khabarovsk : Far Easten State Transport University Publ., 2001, 138 p.
13. Kabalyk I. S., Shukharev S. A., Drogolov D. I. Electric loss in railway contact network at ac electric locomotive operation [Elektricheskiye poteri v kontaktnoy seti zheleznykh dorog pri ek-spluatatsii elektrovozov peremennogo toka]. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta - Bulletin of Bryansk state technical university, 2019, no. 9, pp. 5 - 57, DOI: 10.30987/article 5d9317b307f835.52624411.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Кабалык Юрий Сергеевич
Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС).
Серышева ул., д. 47, г. Хабаровск, 680021, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспорт железных дорог», ДВГУПС.
Тел.: +7 (4212) 40-70-76.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Кабалык, Ю. С. Повышение коэффициента мощности электровозов посредством модернизации плечей выпрямительно-инверторных преобразователей / Ю. С. Кабалык. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2020. - № 3 (43). - С. 2 - 11.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kabalyk Iurii Sergeyevich
Far Eastern State Transport University (FESTU).
47, Seryshev st., Khabarovsk, 680021, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Transport of railways», FESTU.
Phone: +7 (4212) 40-70-76.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kabalyk I. S. Increasing the power factor of electric locomotives by upgrading the rectifier-inverter converters arms. Journal of Transsib Railway Studies, 2020, no. 3 (43), pp. 2 - 11 (In Russian).
УДК 629.4-592
Ю. В. Кривошея
Донецкий институт железнодорожного транспорта (ДонИЖТ), г. Донецк, Донецкая Народная Республика
ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ МИКРОГЕОМЕТРИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ВЕЛИЧИНУ КОНТАКТНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
Аннотация. В статье приведены результаты исследования влияния функциональной связи между параметрами микрогеометрии поверхности тормозного диска и уровнем напряженно-деформированного состояния области контакта на коэффициент термического сопротивления в условиях торможения. Приведены результаты экспериментального исследования процесса изменения шаговых и высотных параметров микрогеометрии поверхности тормозного диска под влиянием нормальных и тангенциальных сил, реализуемых при трении. Установлено, что под влиянием нормальных и тангенциальных сил высотные параметры микрогеометрии имеют тенденцию к увеличению, а шаговые - к уменьшению. Показано, что при расчете контактного термического сопротивления необходимо учитывать функциональную связь между геометрическими параметрами микронеровностей поверхности тормозного диска и уровнем напряженно-деформированного состояния области контакта. Расчеты, выполненные без учета этой связи, приводят к завышенным величинам контактного термического сопротивления и, соответственно, к погрешности в определении величин тепловых потоков, проходящих через область контакта сопряженных поверхностей. Уточнены величины констант, которые зависят от конструктивных особенностей узла трения дискового тормоза и используются для определения характера изменения геометрических особенностей микронеровностей. Выполнена коррекция входных параметров микрогеометрии поверхности тормозного диска с учетом динамики изменения их гео-
020
03ВЕСТИЯ Транссиба
