Цель: Выполнить обоснование схемотехнического решения и алгоритмов индивидуального плавного и автоматического управления электровозами однофазно постоянного тока по законам постоянства силы тяги и постоянства мощности без разрыва силовых электрических цепей электровоза для повышения эффективности его электропривода с управляемыми преобразователями возбуждения тяговых двигателей. В качестве схемотехнического решения предложено применить силовую электрическую схему с двумя выпрямительно-инверторными преобразователями на каждую секцию электровоза для потележечного управления силой тяги и индивидуальные управляемые мостовые транзисторные преобразователи, шунтирующие обмотки возбуждения, для поосного управления силой тяги в пределах каждой тележки. Методы: Разработки схемотехнических решений с применением современных силовых полупроводниковых преобразователей; теории автоматического управления и проектирования конечных автоматов; математического моделирования электромагнитных, электромеханических и механических процессов. Результаты: Разработанные алгоритмы управления обеспечивают возможность получения тяговых характеристик электровоза, изменяющихся по законам постоянства силы тяги или постоянства мощности, приближающих тяговые характеристики электровозов с коллекторными тяговыми электродвигателями к характеристикам электровозов с асинхронными тяговыми электродвигателями. Выполненные расчеты подтвердили возможность реализации алгоритмом индивидуального управления токами тяговых двигателей и токами их возбуждения, а также силами тяги, что обеспечивает плавное нарастание силы тяги электровоза. Практическая значимость: Разработанные технические решения, применимые при изготовлении современных и модернизации эксплуатируемых электровозов, обеспечат повышение тяговых свойств электровозов однофазно постоянного тока и будут способствовать увеличению пропускной и провозной способности сети железных дорог.
Электропривод электровозов однофазно постоянного тока, независимое возбуждение коллекторных тяговых электродвигателей, управляемый полупроводниковый транзисторный преобразователь возбуждения, алгоритмы управления
1. Указ президента Российской Федерации «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 г. № 204.
2. Распоряжение Правительства РФ от 30 сентября 2018 г. № 2101-р (ред. от 9 декабря 2022 г.) «Об утверждении комплексного плана модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года».
3. Головатый А. Т. Авторское свидетельство № 393138. СССР, МПК B60L 9/12. Электрический привод локомотива / А. Т. Головатый, Л. Я. Финкельштейн, Н. Л. Шамраев и др. - Заявл. 10.06.1971 г.; опубл. 07.07.84 г. - Бюл. № 25.
4. Головатый А. Т. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов / А. Т. Головатый, И. П. Исаев, Е. В. Горчаков. - М.: Транспорт, 1976. - 152 с.
5. Бабков Ю. В. Патент № 2399514. Российская Федерация, МПК B60L 11/06. Тяговый электропривод транспортного средства / Ю. В. Бабков, Ю. И. Клименко, Ю. А. Варегин, Е. Г. Суркова. - Заявл. 13.05.2009 г.; опубл. 20.09.2010 г. - Бюл. № 26.
6. Задорожный В. Л. Особенности электровозов серии «Ермак» с поосным регулированием силы тяги / В. Л. Задорожный // Локомотив. - 2019. - № 10. - С. 11-16.
7. Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К). Руководство по эксплуатации / Новочеркасский электровозостроительный завод. - Новочеркасск, 2007. - Т. 1, 635 с. - Т. 2, 640 с.
8. Михальчук Н. Л. Электровоз с плавным управлением в режимах независимого и последовательного возбуждения тяговых электродвигателей / Н. Л. Михальчук, О. Е. Пудовиков, А. Н. Савоськин и др. // Железнодорожный транспорт. - 2022. - № 9. - С. 35-39.
9. Михальчук Н. Л. Силовая схема электровоза переменного тока с применением управляемого транзисторного преобразователя возбуждения / Н. Л. Михальчук, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2022. - № 3. - С. 18-22.
10. Попов Ю. И. Патент № 2788223. Российская Федерация, МПК B60L 9/02, B60L 9/12, H02P 7/28. Электрический привод электровоза / Ю. И. Попов, Н. Л. Михальчук, А. Н. Савоськин и др. - Заявл. 22.10.2022 г.; опубл. 17.01.2023 г. - Бюл. № 2.
11. Евсеев В. Ю. Математическая модель коллекторного тягового двигателя с раздельным учетом вихревых токов главных и добавочных полюсов / В. Ю. Евсеев, А. Н. Савоськин // Электротехника. - 2020. - № 9. - С. 32−38.
12. Михальчук Н. Л Электромагнитные процессы в силовой схеме электровоза с управляемым преобразователем возбуждения / Н. Л. Михальчук, А. Н. Савоськин, А. А. Чучин // Электротехника. - 2022. - № 9. - С. 34-42. - DOI:https://doi.org/10.53891/00135860.2022.9.34-42.
13. Попов Ю. И. Патент № 2787135. Российская Федерация, МПК G05F 1/10. Способ автоматического управления током тяговых электродвигателей подвижного состава / Ю. И. Попов, Н. Л. Михальчук, А. Н. Савоськин и др. - Заявл. от 29.03.2022 г.; опубл. 29.12.2022 г. - Бюл. № 1.
