Эффективный способ шунтирования обмоток возбуждения тяговых машин

Аннотация

Постоянный и значительный рост стоимости энергоресурсов диктует необходимость максимального повышения эффективности их потребления. В транспортном сообщении крупных городов России с областными населёнными пунктам и решающее значение имеет пригородное железнодорожное сообщение, осуществляемое с помощью электропоездов.Именно для пригородного железнодорожного транспорта наиболее актуально наличие рекуперативного торможения и повышение его эффективности, так как электропоезда, в отличие от электровозов, имеют большое количество остановок на станциях,следовательно разгон и торможение у них осуществляются часто и в широком диапазоне скоростей. Железные дороги наиболее крупных мегаполисов РФ, в первую очередь Москвы и Санкт-Петербурга, электрифицированы на постоянном токе и потребляют наибольшее количество электроэнергии, следовательно необходимо совершенствование энергетических показателей электропоездов. При создании современных отечественных составов предполагалось, что при увеличении технической скорости движения электропоездов до 72 км/ч их тягово-энергетические показатели будут лучше, чем у электропоездов предшествующих серий. Реально же, ожидаемого увеличения технической скорости движения не произошло, она осталась на уровне до 55 км/ч, что снизило эффект от применения рекуперативного торможения с 20 до 10%, а недостатки предыдущих серий наоборот, проявились особенно сильно, реостатные потери возросли с 10 до 20%. Данное обстоятельство послужило основанием для выполненной МЭИ с участием Рижского Электромашиностроительного Завода и Московской железной дороги разработки энергосберегающей системы тягового электропривода (ЭС ТЭП). В системе ЭС ТЭП, благодаря применению схемы «сплотки» двух моторных вагонов, конструкцией которых не предусмотрена перегруппировка тяговых машин (ТМ), реализованы перегруппировка ТМ и энергосберегающий алгоритм пуска, за счет чего сокращено потребление энергии из системы внешнего электроснабжения до 30% при сохранении уже имеющихся преимуществ. При этом затраты, необходимые для оборудования серийно выпускающихся поездов системой ЭС ТЭП, минимальны. Предложен вариант модернизации системы ЭС ТЭП с применением электронных шунтирующих устройств на основе IGBT транзисторов взамен индуктивных шунтов (ИШ). Электронные шунты (ЭШ) могут работать непрерывно, при этомне перегреваясь, обеспечивают наилучшие условия протекания переходных процессов и обладают целым рядом преимуществ перед ИШ. Применение ЭШ в электропоездах, оборудованных системой ЭС ТЭП, может решить не только проблему перегревания ИШ, но и улучшит условия протекания переходных процессов в ТМ, повысит быстродействие и надежность работы системы, а также позволит регулировать шунтирование обмотки возбуждения тяговой машины в широком диапазоне.