Сохранение группировок тяговых двигателей при импульсном регулировании напряжения
Loading...
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
RUS: Одними из проблем при внедрении импульсного регулирования на электроподвижном составе являются потери энергии в элементах преобразователя и пульсация тока в цепи тяговых двигателей. В работе предложен вариант модернизации электровозов постоянного тока, основанный на применении импульсного регулирования напряжения на тяговых двигателях. Методика. Выполнен анализ потерь энергии для цепей электровозов ЧС2 и ВЛ8 в режиме пуска. Расчеты потерь делались для двух возможных режимов. Первый режим через цепи существующих реостатов. Второй режим – от импульсного преобразователя напряжения, рассчитанного по типовым методикам. Рассмотрены варианты пуска электровоза от преобразователя с использованием соединений тяговых двигателей и при питании всех групп двигателей параллельно. Результаты. Анализ потерь показал, что при разгоне пассажирского поезда на расчетном участке потери в реостатах для электровоза ЧС2 составляют до 76 кВт∙ч. При разгоне на параллельном соединении потери в элементах преобразователя до 1,4кВт∙ч, при разгоне с использованием перегруппировок до 1 кВт∙ч. Для электровоза ВЛ8 с поездом весом 3400 т и разгоне в том же направлении соответствующие потери распределились: 126, 2,4и 2 кВт∙ч. Т. е. плавное регулирование с наличием группировок тяговых двигателейдает некоторое преимущество по сравнению с разгоном на параллельном соединении.Сохранение группировок тяговых двигателей при внедрении импульсного регулирования позволяет получить промежуточные уровни скоростей, характерных группировкам (последовательная, последовательно-параллельная) с отключенным регулятором, дополнительно снизить потери и нагрев преобразователя. Для 6-осных электровозов снизить до 11 % пульсации тока либо снизить габариты реакторов. Практическая значимость. Результаты расчетов, предложенные в работе, могут быть использованы при изыскании путей для модернизации электроподвижного состава.
UKR: Однією з проблем при впровадженні імпульсного регулювання на електрорухомому складі є втрати енергії в елементах перетворювача і пульсація струму в колі тягових двигунів. В роботі запропонований варіант модернізації електровозів постійного струму, заснований на застосуванні імпульсного регулювання напруги на тягових двигунах. Методика. Виконано аналіз втрат енергії для кіл електровозів ЧС2 і ВЛ8 в режимі пуску. Розрахунки втрат робилися для двох можливих режимів. Перший режим – через кола існуючих реостатів. Другий режим – від імпульсного перетворювача напруги, розрахованого за типовими методиками. Розглянуто варіанти пуску електровоза від перетворювача з використанням з’єднань тягових двигунів і при живленні всіх груп двигунів паралельно. Результати. Аналіз втрат показав, що при розгоні пасажирського поїзда на розрахунковій ділянці втрати в реостатах для електровоза ЧС2 становлять до 76 кВт год. При розгоні на паралельному з’єднанні втрати в елементах перетворювача до 1,4 кВт г, при розгоні з використанням перегрупувань до 1 кВт год. Для електровоза ВЛ8 з поїздом вагою 3400 т і розгоні в тому ж напрямку відповідні втрати розподілилися: 126, 2,4 та 2 кВт∙год. Т. т. плавне регулювання з наявністю угруповань тягових двигунів дає деяку перевагу в порівнянні з розгоном на паралельному з'єднанні. Збереження угруповань тягових двигунів при впровадженні імпульсного регулювання дозволяє отримати проміжні рівні швидкостей, характерних угрупованням (послідовна, послідовно-паралельна) з відключеним регуляторної-тором, додатково знизити втрати і нагрів перетворювача. Для 6-вісних електровозів знизити до 11% пульсації струму або знизити габарити реакторів. Практична значимість. Результати розрахунків, запропоновані в роботі, можуть бути використані при дослідженні шляхів з модернізації електрорухомого складу.
ENG: Objective. One of the problems with the introduction of pulse control on an electrically rolling stock is energy loss in the converter elements and current ripple in the traction motor circuit. The paper proposes a variant of modernization of direct current electric locomotives, based on the use of pulse voltage regulation on traction engines. Technique. The analysis of energy losses for the circuits of electric locomotives ChS2 and VL8 in start-up mode is performed. Loss calculations were made for two possible modes. The first mode is through the chain of existing rheostats. The second mode is from a pulsed voltage converter, calculated by standard methods. The options for starting an electric locomotive from a converter using the connections of traction motors and when powering all groups of engines in parallel are considered. Results. Analysis of losses showed that when a passenger train accelerates in a calculated section, the losses in rheostats for an electric locomotive ChS2 amount to 76 kWh. During acceleration on a parallel connection, losses in the converter elements are up to 1.4 kW h, during acceleration using rearrangements up to 1 kW ∙ h. For the VL8 electric locomotive with a train weighing 3400 tons and accelerating in the same direction, the corresponding losses were distributed: 126, 2.4, 2 kW h. That is, smooth regulation with the presence of groups of traction motors gives some advantage over acceleration on a parallel connection. Preservation of traction motor groupings when introducing pulse control allows you to obtain intermediate levels of speeds characteristic of the groupings (serial, series-parallel) with the controller turned off, and further reduce the loss and heating of the converter. For 6-axis electric locomotives, reduce current ripple to 11% or reduce the dimensions of the reactors. Practical value. The calculation results proposed in the work can be used in finding ways to modernize electric rolling stock.
UKR: Однією з проблем при впровадженні імпульсного регулювання на електрорухомому складі є втрати енергії в елементах перетворювача і пульсація струму в колі тягових двигунів. В роботі запропонований варіант модернізації електровозів постійного струму, заснований на застосуванні імпульсного регулювання напруги на тягових двигунах. Методика. Виконано аналіз втрат енергії для кіл електровозів ЧС2 і ВЛ8 в режимі пуску. Розрахунки втрат робилися для двох можливих режимів. Перший режим – через кола існуючих реостатів. Другий режим – від імпульсного перетворювача напруги, розрахованого за типовими методиками. Розглянуто варіанти пуску електровоза від перетворювача з використанням з’єднань тягових двигунів і при живленні всіх груп двигунів паралельно. Результати. Аналіз втрат показав, що при розгоні пасажирського поїзда на розрахунковій ділянці втрати в реостатах для електровоза ЧС2 становлять до 76 кВт год. При розгоні на паралельному з’єднанні втрати в елементах перетворювача до 1,4 кВт г, при розгоні з використанням перегрупувань до 1 кВт год. Для електровоза ВЛ8 з поїздом вагою 3400 т і розгоні в тому ж напрямку відповідні втрати розподілилися: 126, 2,4 та 2 кВт∙год. Т. т. плавне регулювання з наявністю угруповань тягових двигунів дає деяку перевагу в порівнянні з розгоном на паралельному з'єднанні. Збереження угруповань тягових двигунів при впровадженні імпульсного регулювання дозволяє отримати проміжні рівні швидкостей, характерних угрупованням (послідовна, послідовно-паралельна) з відключеним регуляторної-тором, додатково знизити втрати і нагрів перетворювача. Для 6-вісних електровозів знизити до 11% пульсації струму або знизити габарити реакторів. Практична значимість. Результати розрахунків, запропоновані в роботі, можуть бути використані при дослідженні шляхів з модернізації електрорухомого складу.
ENG: Objective. One of the problems with the introduction of pulse control on an electrically rolling stock is energy loss in the converter elements and current ripple in the traction motor circuit. The paper proposes a variant of modernization of direct current electric locomotives, based on the use of pulse voltage regulation on traction engines. Technique. The analysis of energy losses for the circuits of electric locomotives ChS2 and VL8 in start-up mode is performed. Loss calculations were made for two possible modes. The first mode is through the chain of existing rheostats. The second mode is from a pulsed voltage converter, calculated by standard methods. The options for starting an electric locomotive from a converter using the connections of traction motors and when powering all groups of engines in parallel are considered. Results. Analysis of losses showed that when a passenger train accelerates in a calculated section, the losses in rheostats for an electric locomotive ChS2 amount to 76 kWh. During acceleration on a parallel connection, losses in the converter elements are up to 1.4 kW h, during acceleration using rearrangements up to 1 kW ∙ h. For the VL8 electric locomotive with a train weighing 3400 tons and accelerating in the same direction, the corresponding losses were distributed: 126, 2.4, 2 kW h. That is, smooth regulation with the presence of groups of traction motors gives some advantage over acceleration on a parallel connection. Preservation of traction motor groupings when introducing pulse control allows you to obtain intermediate levels of speeds characteristic of the groupings (serial, series-parallel) with the controller turned off, and further reduce the loss and heating of the converter. For 6-axis electric locomotives, reduce current ripple to 11% or reduce the dimensions of the reactors. Practical value. The calculation results proposed in the work can be used in finding ways to modernize electric rolling stock.
Description
Д. Белухин: ORCID 0000-0002-2791-617X
Keywords
электровоз, преобразователь, потери, електровоз, перетворювач, втрати, electric locomotive, converter, losses, КЕРС
Citation
Белухин Д. С. Сохранение группировок тяговых двигателей при импульсном регулировании напряжения. Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. 2019. № 18. С. 39–45. DOI: 10.15802/ecsrt2019/254549.