Россия
Россия
УДК 621.313.333 Асинхронные электродвигатели
Цель: Поскольку в эксплуатации электровозы работают в условиях изменяющейся нагрузки, важное значение имеет вопрос о том, каким образом показатели энергетической эффективности тягового привода зависят от реализуемой мощности. Поставлена задача получить в ходе экспериментального исследования основные показатели энергетической эффективности — коэффициент полезного действия, коэффициент использования мощности и коэффициент мощности — асинхронного тягового привода новых грузовых электровозов 2(3)ЭС5С семейства «Атаман» при работе с изменяющейся нагрузкой. Методы: Исследования проведены на полноразмерном стенде для испытаний тягового привода. Особое внимание уделено экспериментальному определению потерь в зависимости от реализуемой мощности. Стенд построен по схеме взаимной нагрузки, каждый из двух каналов включает тяговый преобразователь и колесно-моторный блок. Оси колесных пар двух колесно-моторных блоков соединены при помощи динамометрической муфты, которая позволяет регистрировать значения вращающего момента на колесных парах и частоту вращения. Результаты: Испытания проведены для шести уровней мощности, что позволило получить зависимости КПД основных элементов привода от изменяющейся нагрузки. Результаты представлены в табличной и графической форме. Показано также, каким образом КПД электровоза изменяется в зависимости от нагрузки (по данным бортового регистратора). Практическая значимость: Полученные зависимости КПД основных элементов привода (преобразователя и тягового электродвигателя с редуктором) от величины нагрузки представляют собой исходную информацию для работы алгоритма дискретно-адаптивного управления многодвигательным тяговым приводом, который применен на электровозах 2(3)ЭС5С. Реализация этого алгоритма позволила сократить удельный расход электрической энергии на тягу в пределах 20–30 % в зависимости от условий эксплуатации.
Электровоз, асинхронный тяговый привод, энергетическая эффективность при переменной нагрузке, экспериментальное и расчетное определение показателей энергетической эффективности
1. Гапанович В. А. Энергосбережение на железнодорожном транспорте / В. А. Гапанович, В. Д. Авилов, Б. А. Аржанников и др.; под ред. В. А. Гапановича. - М.: МИСиС, 2012. - 620 с.
2. Brecher A. Best Practices and Strategies for Improving Rail Energy Efficiency: Tech-nical reports / A. Brecher, J. Sposato, B. Kennedy // Office of Research and Development. Washington, DC 20590. - Report number: DOT/FRA/ORD-14/02. - 28 jan. 2014.
3. Версия годового отчета ОАО «РЖД» за 2019 год по итогам утверждения Пра-вительством Российской Федерации (Распоряжение Правительства Российской Феде-рации от 30 сентября 2020 г. № 2509-р). - URL: https://ar2019.rzd.ru/ru/appendices.
4. Зарифьян А. А. Алгоритм повышения энергетической эффективности электро-возов с асинхронным тяговым приводом при питании от сети постоянного тока / А. А. Зарифьян // Вестник РГУПС. - 2016. - № 1. - С. 50-61.
5. Патент № 2617857 Российская Федерация, МПК B60L 15/20, B61C 15/00, B60K 31/00, B61C 17/12. Способ управления энергетической эффективностью локомотива при работе с неполной нагрузкой / А. А. Андрющенко, А. А. Зарифьян, Ю. А. Орлов и др. - 2017. - URL: https://patents.google.com/patent/RU2617857C2/ru.
6. Andrewshchenko A. Reduction of electric locomotive's energy consumption by scal-able tractive power control / A. Andrewshchenko, P. Kolpahchyan, Jr. A. Zarifyan // Transport Problems. Scientific journal. - 2018. - Vol. 13. - Iss. 2. - Pp. 103-110.
7. Zarifyan Jr. A. Increasing the Energy Efficiency of Rail Vehicles Equipped with a Multi-Motor Electrical Traction Drive, 2019 26th International Workshop on Electric Drives: Improvement in Efficiency of Electric Drives (IWED) / Jr. A. Zarifyan, N. Grebennikov, T. Talakhadze et al. - 2019, pp. 1-5. - DOI:https://doi.org/10.1109/IWED.2019.8664283.
8. Колпахчьян П. Г. Потери в асинхронном тяговом двигателе при питании от преобразователя частоты и числа фаз / П. Г. Колпахчьян, В. И. Захаров // Вестник Все-российского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института элек-тровозостроения. - 2005. - № 48. - С. 78-88.
9. Бабич В. М. Повышение энергетической эффективности электровозов / В. М. Бабич. - Омск: Омская гос. акад. путей сообщения, 1995. - 112 с.
10. Плаксин А. В. Пути снижения расхода электрической энергии при эксплуа-тации пассажирских электровозов на равнинных участках железных дорог / А. В. Плаксин, С. В. Швецов // Известия Транссиба. - Омск: Омский гос. ун-т путей сооб-щения, 2017. - № 1(29). - С. 35-47.
11. Плаксин А. В. Пути повышения энергетической эффективности пассажир-ских электровозов при эксплуатации на равнинных участках железных дорог / А. В. Плаксин, С. В. Швецов // Известия Транссиба. - Омск: Омский гос. ун-т путей сооб-щения, 2017. - № 3(31). - С. 43-54.
12. Гетьман Г. К. Еще раз об определении экономии электроэнергии на тягу за счет частичного отключения тяговых двигателей электроподвижного состава / Г. К. Гетьман, В. Е. Васильев // Наука та прогрес транспорту. Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Днепропетровск, 2013. - Вип. 5(47). - С. 47-55.
13. Саблин О. И. Снижение избыточной мощности тягового средства в процессе движения / О. И. Саблин, В. В. Артемчук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2012. - № 6/8(60). - С. 34-37.
14. Сорокин С. В. Расчет потерь в тяговых двигателях постоянного тока в широ-ком диапазоне регулирования / С. В. Сорокин // Электромеханика. - 1990. - № 7. - С. 46-49.
15. Шаговик А. Е. Двухуровневая система управления асинхронным тяговым приводом локомотива / А. Е. Шаговик // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2005. - № 1. - С. 60-65.
16. Знакомьтесь: электровоз 2ЭС5С // Локомотив. - 2018. - № 8. - С. 35-37.
17. Электровозы 2ЭС5С и 3ЭС5С: асинхронная тяга под флагом России // Техни-ка железных дорог. - 2020. - № 1(49). - С. 10-13.
18. Попов Д. И. Научные основы создания энергоэффективных методов и средств испытаний электрических машин / Д. И. Попов. - Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2019. - 175 с.
19. Зарифьян А. А. Сокращение расхода электроэнергии грузовыми магистраль-ными электровозами 2(3)ЭС5С при работе в энергоэффективном режиме по итогам эксплуатационных испытаний / А. А. Зарифьян, М. А. Шрайбер // Бюллетень результа-тов научных исследований. - 2022. - Вып. 4. - С. 7-23. - DOI:https://doi.org/10.20295/2223-9987-2022-4-7-23.
20. URL: https://tmholding.ru/products/gruzovye/elektrovozy-peremennogo-toka-seriya-2es5s-3es5s/.
