О реализации рекуперативного торможения на электровозе переменного тока с однофазным обратимым преобразователем напряжения

Введение. Анализируется еще не решенная проблема реализации рекуперативного торможения на электровозе переменного тока с однофазным обратимым преобразователем напряжения.

Материалы и методы. Рассмотрены теоретически возможные варианты работы однофазных обратимых преобразователей напряжения при рекуперативном торможении, при которых: 1) реактивная составляющая тока электровоза имеет емкостной характер, и действующий ток электровоза опережает его реактивную составляющую; 2) реактивная составляющая тока электровоза имеет индуктивный характер, и действующий ток электровоза опережает его активную составляющую. Показано, что первый из рассматриваемых вариантов работы однофазных обратимых преобразователей напряжения является лишь теоретически возможным, так как рекуперация тока в контактную сеть может быть осуществлена при очень малом напряжении в контактной сети, существенно меньшем наименьшего напряжения на токоприемнике. Второй из предложенных вариантов технически осуществим при отставании основной гармоники тока электровоза на угол, превышающий 90 эл. град., но заметно меньший 180 эл. град. Рекуперативное торможение с коэффициентом мощности, близким к единице, возможно лишь теоретически, а практически может быть реализован коэффициент мощности на уровне 0,8…0,9. Тангенс угла между действующим током и его активной составляющей должен быть больше (для некоторого запаса) частного от деления активного на индуктивное сопротивление тяговой сети между электровозом и тяговой подстанцией. При управлении однофазными обратимыми преобразователями напряжения с постоянным углом сдвига необходимо дополнительно учитывать технологическое уменьшение активного сопротивления, например, из-за износа контактного провода.

Результаты. В статье показаны возможность и условия осуществления рекуперативного торможения на электровозах переменного тока. Согласно полученным результатам к разработке рекомендуется более прогрессивная система управления током электровоза с дополнительным каналом регулирования индуктивной составляющей тока рекуперации.

Обсуждение и заключение. Прогрессивная система управления может способствовать стабилизации напряжения на токоприемнике и совместно с каналом регулирования активной составляющей тока рекуперации обеспечивать поддержание величины напряжения на более высоком уровне, определяемом фактическими электрическими параметрами контактной сети и поездной обстановкой.

1. ГОСТ 6962–75. Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений: дата введения 1977-01-01. М.: Гос. комитет стандартов Совета Министров СССР, 1976. 8 с.

2. Тихменев Б. Н., Кучумов В. А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М.: Транспорт, 1988. 312 с.

3. Depenbrock M. Einphasen–Stromrichter mit sinusformigen Netzform und gut geglatteten Gleichgrossen // ETZ–A. 1973. Vol. 94, Heft 8. S. 466–471.

4. Körbe r J. Grundlegende Gesichtspunkte für die Auslegung elektrischer Triebfahzeuge mit asynchronen Fahrmotoren // Elektrische Bahnen. 1974. No. 45, Heft 3. S. 52–59.

5. Guthlein H. Die neue electrischer Lokomotive 10 der Deutschen Bundesbahn in Drehstromantriebstechnik // Elektrische Bahnen. 1974. No. 45, Heft 9. S. 248–257.

6. Литовченко В. В. Определение энергетических показателей электроподвижного состава переменного тока с 4q–S преобразователями // Электротехника. 1993. № 5. С. 23–31.

7. Игин В. Н. Энергоэффективность локомотивов в зеркале статистики // Локомотив. 2016. № 8. С. 2–6.

8. Усвицкий С. А. Пути создания нового поколения магистральных электровозов // Вестник Всероссийского научно- исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения (Вестник ВЭлНИИ). 2009. № 2 (58). С. 17–33.

9. Марквардт К. Г.Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982. 528 с.

10. Тер-Оганов Э. В., Пышкин А. А. Электроснабжение железных дорог: учеб. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. 432 с.

11. Быков Ю. Г., Иньков Ю. М., Симонов М. Д. Регулировочные характеристики однофазного обратимого преобразователя напряжения // Электричество. 1996. № 9. С. 63–66.

12. О безопасности железнодорожного подвижного состава: технический регламент Таможенного союза: ТР/ТС 001/2011 (в редакции Решения Совета Евразийской экономической комиссии от 14 сентября 2021 г. № 90) [Электронный ресурс]. URL: http://www.eurasiancommission.org/ru/act/texnreg/deptexreg/tr/Documents/TR%20Podvignoisostev%20PID.pdf (дата обращения: 11.02.2022).

13. Кулинич Ю. М. Электронная преобразовательная тех- ника: учеб. пособие для студентов вузов ж.-д. транспорта. М.: Учеб.-метод. центр по образованию на ж.-д. транспорте, 2015. 202 с.

14. Ермоленко Д. В. Повышение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с тиристорным электроподвижным составом: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.09. М.: ВНИИЖТ, 1979. 22 с.

15. Савоськин А. Н., Кулинич Ю. М., Алекс е ев А. С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть — электровоз» // Электричество. 2002. № 2. С. 29–35.

16. Сопротивления электротяговой сети однофазного переменного тока железных дорог / Е. П. Фигурнов [и др.] // Электричество. 2021. № 11. С. 35–44.