Сравнительные возможности применения на электровозах переменного тока коллекторного и асинхронного привода

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 629.423.1

С. В. Власьевский, О. А. Малышева, Д. В. Грибенюк

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА КОЛЛЕКТОРНОГО И АСИНХРОННОГО ПРИВОДА

В статье рассмотрены достоинства и недостатки коллекторного и асинхронного двигателей электровозов переменного тока в режиме тяги путём рассмотрения их тяговых характеристик и характеристик мощности. Дана сравнительная оценка их свойств. Показано влияние тяговых характеристик на характеристики мощности, а следовательно, и на расход электроэнергии в режиме тяги. Раскрыто поведение коллекторного и асинхронного двигателей на границе сцепления колеса с рельсом при возникновении буксования колёсных пар и влияние на этот процесс жёстких и мягких тяговых характеристик. Проведён сравнительный анализ всех видов влияний характеристик на энергетическую эффективность электровозов переменного тока с коллекторным и асинхронным приводами.

Ключевые слова: электровоз, режим тяги, электрический привод, тяговые характеристики, характеристики мощности, расход электроэнергии, буксование колёсных пар относительно рельсов.

Введение

При вождении на железных дорогах грузовых поездов большой массы и длины остро стоит проблема повышения надёжности, безопасности и энергоэффективности электровозов и, в частности, электровозов пере-

Власьевский Станислав Васильевич — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры электротехники, электроники и электромеханики (Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск); e-mail: vlas@festu.khv.ru.

Малышева Ольга Александровна — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой электротехники, электроники и электромеханики (Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск); e-mail: zavkaf@festu.khv.ru.

Грибенюк Денис Владимирович — аспирант кафедры электротехники, электроники и электромеханики (Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск); e-mail: ele@festu.khv.ru.

© Власьевский С. В., Малышева О. А., Грибенюк Д. В., 2017

9

менного тока. Наиболее важную экономическую роль в этом вопросе приобретает проблема повышения энергоэффективности работы электровозов. В этой связи работа электровоза переменного тока по её обеспечению должна сопровождаться оценкой его эксплуатации по следующим критериям:

1. Электровоз должен иметь высокий коэффициент мощности, который определяется в основном работой преобразователей электровоза в режимах тяги и электрического рекуперативного торможения;

2. Электровоз должен иметь такие регулировочные способности реализации тяговых и тормозных характеристик, при которых обеспечиваются наименьший расход электрической энергии из сети в режиме тяги и наибольший её возврат в сеть в режиме электрического рекуперативного торможения [1].

Если эти два критерия выполняются, то такой электровоз имеет большее предпочтение перед другими на право его эксплуатации. Почему так остро ставится этот вопрос? Дело в том, что сегодня современный многосекционный электровоз переменного тока представляет собой дорогостоящее устройство большой мощности (более 1 МВт) и потребляет большое количество электроэнергии (десятки миллионов кВт • ч) в год. В целом электровоз является очень сложной технической системой, содержащей многочисленное силовое и управленческое оборудование, основанное на современной механической, электрической и электронной базе. Например, стоимость двухсекционного электровоза лежит в диапазоне 100 — 110 млн руб., а жизненный цикл его эксплуатации составляет 40—50 лет. Затраты электроэнергии электровозом на движение только одного грузового поезда массой 6300 т на расчётном участке железной дороги длиной 350 — 400 км измеряются величиной в 20000 — 25000 кВт • ч. Все эти цифры показывают, что локомотивное хозяйство железных дорог несёт очень большие затраты на их эксплуатацию. Исходя из этого, очень важно, чтобы эксплуатационные расходы на его работу были как можно меньше, особенно затраты электроэнергии на тягу поездов. Рассмотрим более подробно эти два критерия.

Основная часть

Известно, что все современные электровозы переменного тока с ти-ристорными преобразователями имеют сравнительно невысокое значение (0,84) коэффициента мощности в номинальном режиме его работы при тяге и ещё меньшее значение (0,7) при рекуперативном торможении. В последние 25 — 30 лет учёными и специалистами таких научно-исследовательских и учебных заведений, как ВЭлНИИ, ВНИИЖТ, МГУПС, ОмГуПС, ИрГуПС и ДВГУПС, ведутся исследования по повышению эффективности эксплуатации указанных электровозов, в том числе и по повышению их энергоэффективности. Однако большого прорыва в этом вопросе долгое время не наблюдалось. И только в по-

10

следние 5 — 6 лет появились результаты значительного повышения энергетических показателей этих электровозов благодаря научно-исследовательским работам, проведённым в ИрГуПС и ДВГУПС. Достижение высоких значений коэффициента мощности сегодня лежит на пути использования новых перспективных силовых полупроводниковых преобразователей, таких, как, например, выпрямительно-инверторные преобразователи (ВИП) и выпрямительные установки возбуждения (ВуВ) на основе силовых ЮВТ-транзисторов, управление которыми осуществляется оригинальными системами управления [5]. Такой ВИП и ВуВ и их системы управления разработаны в Иркутском государственном университете путей сообщения (ИрГуПС) и прошли апробацию на достаточно мощных экспериментальных стендах в лаборатории кафедры «Электрический подвижной состав» этого университета [2, 6]. Более того, новый ВуВ на основе силовых ЮВТ-транзисторов внедрён на электровозе ВЛ80Р путём его модернизации и проходит опытную эксплуатацию на Восточно-Сибирской железной дороге [4]. Кроме того, разработанная схема транзисторного ВИП позволяет осуществить равномерное распределение тока по тяговым двигателям и поосное (индивидуальное) регулирование силы тяги каждого отдельного двигателя, что также будет способствовать более оптимальному потреблению электроэнергии электровозами в процессе движения поезда. Таким образом, высокие значения коэффициента мощности электровоза позволяют уменьшить затраты электроэнергии на тягу поездов.

Высокие энергетические показатели работы электровоза переменного тока заключаются, прежде всего, в достижении высоких значений коэффициента мощности преобразователей (не менее 0,95) и коэффициента полезного действия в целом всего электровоза (не менее 0,86) в номинальном режиме его работы как в тяге, так и при рекуперативном торможении. Высокий уровень коэффициента мощности позволяет значительно снизить потребление из сети реактивной мощности и поднять уровень использования активной мощности, затрачиваемой на выполнение полезной работы электровоза — тягу поездов на участке железной дороги. Более высокое значение коэффициента полезного действия позволяет уменьшить потери активной мощности в электрооборудовании электровоза.

Менее затратные по расходу электрической энергии регулировочные способности электровоза заключаются в возможности регулировать скорость движения поезда с сохранением постоянства потребляемой двигателями мощности в широком диапазоне скоростей, причём при движении поезда на расчётных подъёмах и других участках дороги со сложным перевалистым профилем пути поддерживать свою максимальную силу тяги вблизи предела сцепления. Осуществление таких регулировочных способностей электровоза можно добиться, если тяговый электропривод будет иметь мягкие тяговые характеристики Fk = ( (V), когда

11

сила тяги локомотива меняется обратно пропорционально скорости его движения. Причём эти характеристики в области низких (0 — 30 км/ч) и средних (30 — 50 км/ч) скоростей желательно приближать к виду квадратичной зависимости, когда уменьшение скорости вдвое приводит к увеличению силы тяги в четыре раза и т. д., а в области высоких скоростей приближать к виду гиперболы, когда произведение пониженных значений силы тяги и повышенных значений скорости движения на этой характеристике даёт значение мощности, близкой к постоянной величине, т. е. Fk • V = P = const. В этом случае электровоз работает в оптимальном режиме по реализации мощности, а значит, и потребляет наименьшее количество электроэнергии. Такими характеристиками обладают тяговые двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (коллекторный электропривод). Мягкие характеристики позволяют осуществить в зоне низких и средних скоростей движения грузового поезда по трудному профилю пути удобный закон регулирования силы тяги с сохранением её максимальных значений за счёт снижения скорости. Это является очень важным фактором возможности электровоза по преодолению подъёмов большой крутизны (например, на горном профиле пути) ценой снижения скорости до допустимых величин. При этом потребление электроэнергии электровозом несколько попытается за счёт реализации повышенных значений силы тяги. Однако в зоне высоких (50 — 90 км/ч) скоростей, когда значения силы тяги значительно снижаются, потребление электроэнергии находится на оптимальном уровне, так как коэффициент относительной жёсткости характеристики KF = AF/AV (коэффициент наклона характеристики) существенно уменьшается и начинает действовать закон постоянства потребляемой мощности P = const.

В связи с этим хочется посмотреть на те возможности наших грузовых электровозов переменного тока, которые бы могли решать обозначенные проблемы. На протяжении последних сорока лет нашей отечественной промышленностью выпущен целый ряд грузовых электровозов переменного тока (ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ80ТК, 2(3,4) ЭС5К — Ермак), оснащённых тиристорными выпрямительно-инверторными преобразователями, с помощью которых можно обеспечить плавное регулирование напряжения на тяговых электрических двигателях и применить электрическое рекуперативное торможение. Эти достоинства тиристорных преобразователей позволяют сегодня водить тяжеловесные поезда с приемлемыми показателями надёжности и безопасности. Однако затраты электроэнергии на тягу поездов у данных электровозов достаточно большие, что является следствием невысоких их энергетических показателей. Попробуем выразить свое отношению к типу тягового электропривода, который может более эффективно реализовать полученные результаты исследований этих университетов по повышению энергетических показателей электровозов.

12

Известно, что движение грузовых поездов на магистральных железных дорогах России связано с достаточно низким уровнем скоростей (в диапазоне 30 — 70 км/ч) в силу вождения тяжеловесных грузовых поездов по участкам железных дорог перевалистого профиля пути с большим количеством подъёмов и кривых рельсовой колеи, значительного количества временных и постоянных ограничений скорости движения поездов. Для целей электрической тяги и учёта этих условий грузовому электровозу необходимо иметь, как было сказано выше, мягкие тяговые характеристики. С помощью таких характеристик электровоз ценой некоторого уменьшения скорости за счёт значительно возрастающей силы тяги способен преодолевать большие силы сопротивления движению поезда от подъёмов и кривых профиля пути железной дороги и доставлять таким образом груз к месту назначения. Особенно это свойство важно иметь грузовым электровозам, которые водят на сети железных дорог России грузовые поезда большой массы и длины. у этих локомотивов определяющим является параметр силы тяги, а не скорости движения, как, например, для пассажирских электровозов и электропоездов. Эта особенность грузовых электровозов определяет требования к их тяговому электроприводу в части вида тяговых характеристик и их возможностей реализации при регулировании скорости движения грузового поезда.

В последнее время интенсивно идёт полемика и ведутся работы по применению электрической тяги на грузовых электровозах и тепловозах с помощью асинхронных двигателей трёхфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором (асинхронный привод). Считаем, что этот путь ошибочен. И вот почему. Если для скоростного пассажирского движения с малыми массами поездов (не более 500—1000 т) применение асинхронного привода можно считать оправданным, так как главным показателем здесь является большая скорость движения поезда ради быстрой доставки пассажиров к месту их назначения при небольших значениях силы тяги. В этом случае затраты электроэнергии на тягу пассажирского поезда при асинхронном и коллекторном приводах будут хоть и отличаться (коллекторный привод и здесь будет потреблять электроэнергии меньше за счёт мягкости характеристик), однако определяющим экономическим показателем в этом случае будет скорость доставки пассажиров и пропускная способность участка железной дороги. В то же время для грузовых поездов большой массы и длины в принципе недопустимы большие скорости на участке дороги по причине обеспечения их безопасности движения. Для них в зоне низких и средних скоростей движения (0—50 км/ч) определяющим показателем является сила тяги электровоза по преодолению сил сопротивления от подъёмов и кривых участка железной дороги и от состава поезда. В этом случае, как уже говорилось выше, желательны мягкие тяговые характеристики, которых у созданных сегодня электровозов с асинхронным приводом

13

(например, 2ЭС5) нет. Тем не менее, согласно теории электропривода [3], такие характеристики для этих электровозов можно получить с помощью силовых полупроводниковых преобразователей частоты (ПЧ).

Известно, что при изменении частоты тока f1 в статорных обмотках двигателя меняется и синхронная частота вращения магнитного поля статора n1 = f1 • 60 / p, где p — число пар полюсов в статоре.

В результате меняется и частота вращения ротора n двигателя. При этом максимальный момент вращения Mmax ротора асинхронного двигателя зависит от напряжения U1 и частоты f1 в обмотках статора

Mmax = С' U12 / f12,

где С — постоянный коэффициент для данного двигателя, который можно определить по формуле С = m1 • p / 8п2 • Lk.

Отсюда видно, что Mmax двигателя зависит от частоты тока и напряжения в обмотках статора. Это, в свою очередь, влияет на коэффициент А перегрузочной способности двигателя А = Mmax / Мном. Поэтому для сохранения перегрузочной способности асинхронного двигателя (а это явление очень важный фактор эксплуатации локомотива при электрической тяге) необходимо с изменением частоты тока f1 одновременно менять и напряжение U1 на обмотках статора. Характер одновременного изменения f1 и U1 зависит от вида графика изменения статического момента нагрузки Мс в конкретном электроприводе.

Если величина Мс неизменна и равна некоторой постоянной величине, то, исходя из этого факта, частоту вращения ротора двигателя n можно регулировать при соблюдении условия постоянства его момента вращения М согласно формуле:

М = 9,55 P / n « const.

В этом случае напряжение U1 на статоре необходимо изменять пропорционально изменению частоты тока f1: U1 = Ui^ • (f1 / ft ном), где Ц^ом и ft ном — номинальные значения напряжения и частоты тока в обмотках статора, U1 и ft — фактические значения напряжения и частоты тока в обмотках статора.

Из формулы (1) следует, что при условии постоянства момента вращения М = const величину напряжения U1 необходимо регулировать пропорционально изменению величины ft, т. е. необходимо соблюдать условие постоянства соотношения U1 / ft = const. Характеристики остаются жесткими во всем диапазоне изменения нагрузки и перегрузочная способность двигателя также остается неизменной. Исходя из рассмотрения физической сущности этого способа регулирования, можно сделать вывод о том, что потребляемая двигателем мощность Р изменяется пропорционально изменению частоты вращения n его ротора, т. е. с ростом частоты вращения ротора мощность увеличивается и, наоборот, уменьшается с её снижением. В результате расход электроэнергии дви-

14

гателем на вращение привода будет повторять этот закон изменения мощности.

Если график статического момента нагрузки Мс имеет вид мягкой характеристики и приближается к кривой по гиперболе, то регулирование частоты вращения ротора происходит при условии неизменной мощности двигателя, когда с увеличением вращающего момента двигателя для преодоления статического момента нагрузки частота вращения ротора уменьшается:

Р = 0,105 М- n « const.

В этих условиях напряжение на статоре U1 следует изменять в соответствии с формулой

U1 = Ui ном V f1 / f1 ном.

При этом способе регулирования частоты вращения ротора, когда поддерживается Р = const, необходимо соблюдать условие постоянства соотношения U1 / Vf = const.

Известно, что под нагрузкой электропривода для любого объекта промышленности понимается изменение статического момента сопротивления рабочего механизма (насос, компрессор, вентилятор и др.), который преодолевается двигателем при его вращении. В условиях работы тягового электропривода на электровозе таким статическим моментом сопротивления нагрузки является сопротивление вращению колес электровоза и, в конечном счёте, сопротивление поступательному движению электровоза с поездом, которое возникает от профиля пути (подъёмы, площадки и кривые рельсовой колеи) участка железной дороги и вагонов состава. Это сопротивление зависит ещё и от величины скорости движения поезда (увеличивается с ростом скорости и наоборот). Механические характеристики отличаются от тяговых характеристик электровоза F = f (V) только тем, что зависимость n = f (M) рассматривается не на автосцепке электровоза, а на валу ротора двигателя и не учитывает коэффициентов механической передачи и её полезного действия при передаче момента вращения от вала двигателя к колесу и далее к автосцепке электровоза. При этом функция (зависимая переменная) n и аргумент (независимая переменная) М механической характеристики асинхронного двигателя в тяговой характеристике меняются местами, т. е. вместо функции n механической характеристики в тяговой характеристике рассматривается аргумент V — линейная скорость движения электровоза, а вместо аргумента М механической характеристики рассматривается функция F — сила тяги двигателя или электровоза.

С точки зрения энергетической эффективности рассмотрим возможность применения на электровозах переменного тока с асинхронным приводом пронализированных выше двух принципов регулирования частоты вращения ротора двигателей. При выборе того или иного принци-

15

па регулирования скорости движения на грузовых электровозах переменного тока надо исходить прежде всего из понимания физической сущности нагрузки электровоза и её возможного диапазона изменения. Как было уже сказано выше, нагрузкой электровоза является сопротивление движению поезда от профиля пути и вагонов состава. Эта нагрузка, в отличие от многих приводов промышленности, изменяется в очень широких пределах (от минимума на площадках и спусках пути до максимума на подъёмах с кривыми рельсовой колеи). Всё это требует выбора такого закона регулирования, который бы решал две задачи: первую — движение грузового поезда расчётной массы в соответствии с графиком скоростей по участку железной дороги и возможностью преодоления различных сил сопротивления движению, включая и расчётные подъёмы, и вторую — минимальные затраты электроэнергии электровозом на тягу поезда (главный энергетический показатель его работы).

При первом принципе, когда М = const, потребляемая двигателем мощность изменяется пропорционально изменению частоты вращения n его ротора. Следовательно, с ростом частоты вращения роторов двигателей (иначе — скорости движения электровоза) потребляемая двигателями электровоза мощность увеличивается, а значит, увеличивается и расход электроэнергии на тягу поезда. Тяговая характеристика двигателя, построенная по этому принципу, является весьма жёсткой. Такой принцип регулирования скорости движения для электровозов переменного тока является неэффективным с точки зрения затрат на электроэнергию. И, тем не менее, этот принцип заложен в основу регулирования скорости движения электровоза 2ЭС5 с асинхронными тяговыми двигателями. Опытная эксплуатация в течение года двух электровозов 2ЭС5 на базе асинхронного привода с грузовыми поездами на участке Тайшет — Вихоревка — Северобайкальск показала, что удельный расход электроэнергии на тягу поездов у этих электровозов выше на 15—20 %, чем в таких же условиях у электровозов 2ЭС5К на базе коллекторного привода.

При втором принципе, когда Р = const, регулирование частоты вращения ротора двигателей происходит в условиях потребления неизменной мощности двигателя, т. е. с увеличением электромагнитного вращающего момента частота вращения ротора уменьшается, а произведение этих параметров друг на друга остаётся постоянным по величине. Тяговая характеристика двигателя, построенная по этому принципу, является мягкой и приближается по её виду к кривой гиперболы. Такой принцип регулирования скорости движения для электровозов переменного тока является вполне эффективным с точки зрения затрат по электроэнергии на тягу поездов, так как с ростом скорости сила тяги падает и наоборот с её снижением сила тяги растёт, что позволяет расходу электроэнергии оставаться постоянным. Несмотря на это, такой принцип не применён для регулирования скорости движения электровоза

16

2ЭС5 с асинхронными тяговыми двигателями, но зато применён в электровозах переменного тока с коллекторным приводом, у которого нет никаких ограничений для его применения. Неприменение второго принципа регулирования скорости на электровозах с асинхронным приводом, на наш взгляд, связан с тем, что в области низких скоростей очень трудно осуществить регулирование в ПЧ частоты тока в обмотках статора. Здесь при снижении скорости уменьшение величины частоты идёт с большим опережением (в квадратичной зависимости), чем уменьшение величины напряжения на статоре двигателя. В самом низком диапазоне скоростей практически не остаётся диапазона для регулирования частоты тока, что создаёт значительные трудности в системе управления для реализации такого закона регулирования.

В то же время использование мягкой тяговой характеристики на электровозах переменного тока с коллекторным приводом позволяет осуществить в широком диапазоне скоростей движения грузового поезда удобный закон регулирования его силы тяги, когда она увеличивается при снижении скорости и уменьшается при её увеличении.

Не следует забывать и того, что двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением имеют большую перегрузочную способность (отношение максимального электромагнитного момента к его номинальному значению) и обладают устойчивостью работы при росте статического момента нагрузки. В тех же самых условиях асинхронные двигатели могут потерять устойчивую работу не только при соответствующей перегрузке (превышение статического момента сопротивления над максимальным электромагнитным моментом), но и при возможном уменьшении напряжения источника питания (контактная сеть). Это связано с тем, что у асинхронного двигателя его максимальный электромагнитный момент, а следовательно, и его перегрузочная способность пропорциональны квадрату напряжения, подводимого к двигателю.

Таким образом, применение асинхронного привода на грузовых электровозах переменного тока приведёт к большим затратам электрической энергии по сравнению с коллекторным приводом и худшим возможностям работы (вплоть до потери устойчивости) при реализации увеличенных сил тяги с увеличением сил сопротивления от состава поезда и профиля пути. При таких условиях асинхронный привод на мощных грузовых электровозах проигрывает коллекторному приводу как по энергетике, так и по реализации тяговых характеристик при регулировании в зоне пониженных скоростей. И, несмотря на несколько большие эксплуатационные затраты на обслуживание щеточно-коллекторного узла двигателя постоянного тока, считаем, что это не может служить основанием в настоящее время для замены коллекторного привода асинхронным приводом в грузовых электровозах переменного тока. Ежегодная статистика отказов тяговых двигателей постоянного то-

17

ка в условиях эксплуатации электровозов переменного тока на сети железных дорог показывает примерно 10 — 15 % от всех отказов оборудования электровоза. Однако такой выход из строя тяговых двигателей, по нашему мнению, происходит не потому, что двигатели устарели морально и якобы уступают по своей надёжности и характеристикам асинхронным двигателям, а потому, что в эксплуатации электровозов, к сожалению, происходят нарушения и отклонения от норм в их техническом обслуживании и ремонте (человеческий фактор), которые затем усугубляются превышением их номинального режима работы на тяжёлых участках пути в процессе ведения поезда. И тем не менее, надо признать, что благодаря отмеченным выше достоинствам коллекторного привода наши грузовые электровозы переменного тока вот уже несколько десятилетий надёжно осуществляют большой перевозочный процесс по железным дорогам Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока. Большое количество приводов с такими двигателями также продолжают успешно работать по сей день и в промышленности.

В ноябре 2015 года на участке Хабаровск-2 — Бикин Дальневосточной дороги были проведены опытные измерения параметров работы электровозов 3ЭС5К с коллекторным приводом при ведении тяжеловесного поезда массой 6119 т по перевалистому профилю пути. Данные расхода электроэнергии в режиме тяги электровозом 3ЭС5К показывают, что энергетическая эффективность их работы выше, чем в таких же условиях при расчёте теоретическим путём у электровозов типа 2ЭС5 с асинхронным приводом. Из сравнения этих результатов следует, что электровозы с мягкими тяговыми характеристиками типа ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ80ТК, 2(3,4) ЭС5К при работе с грузовыми поездами в диапазоне скоростей 40 — 70 км/ч (наиболее часто встречающийся режим вождения грузовых поездов на железных дорогах Восточной Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока, на которых преобладает перевалистый профиль пути с подъёмами 6 — 12 %о длиной 10 — 20 км и более) имеют меньший (примерно на 20 — 30 %) расход электроэнергии на тягу поездов, чем электровозы переменного тока с жёсткими тяговыми характеристиками типа 2ЭС5 с асинхронным приводом.

Заключение

Если учесть, что модернизация электровозов 2(3,4) ЭС5К — переход на новые транзисторные преобразователи ВИП и ВУВ — приведёт к значительному повышению энергетических показателей этих электровозов (коэффициенты мощности и полезного действия достигнут значений 0,96 и 0,86 соответственно), то энергетическая эффективность их работы будет ещё выше. Учитывая большие размеры движения поездов большой массы и длины на сети железных дорог, экономический эффект от эксплуатации модернизированных электровозов переменного тока с

18

коллекторным приводом, обладающих повышенной энергетической эффективностью, будет весьма высоким.

На основании этого можно сделать вывод, что сегодня в России наиболее перспективными и удовлетворяющими требованиям энергетической эффективности и работоспособности остаются электровозы переменного тока с коллекторным приводом, которые в короткое время могут быть модернизированы на новые ВИП и ВУВ с применением IGBT — транзисторов.

Список литературы

1. Власьевский С. В. Влияние тяговых и тормозных характеристик коллекторного и асинхронного приводов на энергетическую эффективность электровозов переменного тока / Власьевский С. В., Мельниченко О. В., Малышева О. А., Грибенюк Д. В. // Электроника и электрооборудование транспорта. 2016. № 3. С. 25 — 31.

2. Власьевский С. В. Экспериментальный стенд для исследования процессов работы тиристорного и транзисторного выпрямительно-инверторных преобразователей электровоза переменного тока в режиме тяги на первой зоне регулирования / Власьевский С. В., Мельниченко О. В., Портной А. Ю., Шрам-ко С. Г., Яговкин Д. А. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2014. Т. 14. № 4. С. 52 — 59.

3. Кацман М. М. Электрический привод. 4-е изд. М.: Академия, 2011. 384 с.

4. Мельниченко О. В., Линьков А. О. Математическое моделирование работы электровоза сновой выпрямительной установкой возбуждения на IGBT транзисторах / / Наука и техника транспорта. 2013. № 2. С. 21—28.

5. Мельниченко О. В., Шрамко С. Г., Линьков А. О. Повышение коэффициента мощности электровоза в режиме рекуперативного торможения / / Мир транспорта. 2013. Т. 11. № 3 (47). С. 64 — 69.

6. Яговкин Д. А. Экспериментальный стенд для исследования процессов работы тиристорного и транзисторного выпрямительно-инверторных преобразователей электровоза переменного тока в режиме тяги на высших зонах регулирования / Яговкин Д. А., Мельниченко О. В., Портной А. Ю., Шрамко С. Г. // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 11. С. 251—259.

•Jc -Jc -Jc

Vlasyevsky Stanislav V., Malysheva Olga A., Gribenyuk Denis V. COMPARATIVE OPPORTUNITIES OF USE ON ELECTRIC LOCOMOTIVES OF THE COLLECTOR AND ASYNCHRONOUS DRIVE

Abstract. In article merits and demerits of collector and asynchronous engines of electric locomotives of an alternating current in the pull mode by reviewing of their tractive characteristics and characteristics of power are considered. A comparative assessment of their properties is given. Influence of tractive characteristics on characteristics of power and consequently and on the expenditure of the electric power in the pull mode is shown. The behavior of collector and asynchronous engines on boundary of coupling of a wheel with a rail in case of origin of skidding of wheel couples is disclosed and influence on this process of tough and soft tractive characteristics. The comparative analysis of all types of influences of characteristics on energetic

19

efficiency of electric locomotives of an alternating current with collector and asynchronous drives

is carried out.

Keywords: Electric locomotive, the draft mode, the electric drive, traction characteristics,

characteristics of power, electric power expense, slipping of wheel couples concerning rails.

References

1. Vlas'evskiy S. V., Mel'nichenko O. V., Malysheva O. A., Gribenyuk D. V. Influence of hauling and brake descriptions of collector and asynchronous drive on power efficiency of electric locomotives of alternating current [Vliyanie tyagovykh i tormoznykh kha-rakteristik kollektornogo i asinkhronnogo privodov na energeticheskuyu effektivnost' elektrovozov peremennogo toka], Elektronika i elektrooborudovanie transporta, 2016, no. 3, pp. 25-31.

2. Vlas'evskiy S. V., Mel'nichenko O. V., Portnoy A. Yu., Shramko S. G., Yagovkin D. A. Test stand for research on operation processes of thyristor and transistor reversible converters of ac locomotives in traction mode on the first control band [Eksperi-mental'nyy stend dlya issledovaniya protsessov raboty tiristornogo i tranzistornogo vypryamitel'no-invertornykh preobrazovateley elektrovoza peremennogo toka v rezhime tyagi na pervoy zone regulirovaniya], Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstven-nogo universiteta, series: Energetika, 2014, vol. 14, no. 4, pp. 52—59.

3. Katsman M. M. Elektricheskiy privod (Electric drive), 4th edition, Moscow, Akademiya Publ., 2011. 384 p.

4. Mel'nichenko O. V., Lin'kov A. O. Mathematical simulation of the operation of an electric locomotive with a new rectifier excitation installation on IGBT transistors [Ma-tematicheskoe modelirovanie raboty elektrovoza snovoy vypryamitel'noy ustanovkoy vozbuzhdeniya na IGBT tranzistorakh], Nauka i tekhnika transporta, 2013, no. 2, pp. 21 — 28.

5. Mel'nichenko O. V., Shramko S. G., Lin'kov A. O. Raising of power factor of electric locomotive at regenerative braking regime [Povyshenie koeffitsienta moshchnosti el-ektrovoza v rezhime rekuperativnogo tormozheniya], Mir transporta, 2013, vol. 11, no. 3 (47), pp. 64 — 69.

6. Yagovkin D. A., Mel'nichenko O. V., Portnoy A. Yu., Shramko S. G. Experimental stand to study the operation of reversible thyristor and transistor converters of ac locomotives in a traction mode on higher regulation zones [Eksperimental'nyy stend dlya issledo-vaniya protsessov raboty tiristornogo i tranzistornogo vypryamitel'no-invertornykh preobrazovateley elektrovoza peremennogo toka v rezhime tyagi na vysshikh zonakh regulirovaniya], Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2014, no. 11, pp. 251 — 259.

•Jc -Jc -Jc

20