6-2018

Аннотации и ключевые слова

Повышение энергетической эффективности производственной деятельности ОАО «РЖД» за счет внедрения новых технических и технологических решений

Прокофьева Е.С., Шилер В.В., Шилер А.В.

Статья посвящена вопросам снижения энергоемкости перевозок на железнодорожном транспорте за счет внедрения инновационных технических средств и технологических решений, основанных на сквозных принципах управления перевозочным процессом. Представлены оценки энергетической эффективности четырех транспортных систем: железнодорожный подвижной состав со стандартной и блочной конструкцией колесных пар, система на магнитном подвешивании (типа «Маглев») и автомобильный транспорт. Изменение существующей технологии в части применения колесной пары блочной конструкции и установления гарантийных участков безопасного проследования грузовых поездов увеличенной протяженности дает возможность повысить эффективность использования вагонного парка и ресурсов инфраструктуры, гибкость и ритмичность работы сети, тем самым учесть интересы всех участников перевозочного процесса. Представлены методические подходы стоимостной оценки рисков изменения технологии организации процесса доставки грузов для определения эффективности производимых изменений и выработки эффективных управляющих решений.

Ключевые слова: энергетическая эффективность, блочная колесная пара, стоимостная оценка, риски, сквозные технологии, ресурсы инфраструктуры.


Особенности расчета магнитного поля электрических машин

Глущенко М.Д., Горюнов И.О.

При проектировании электродвигателя постоянного тока необходимо выделить основные переменные величины, которые необходимы для проведения первоначальных расчетов или моделирования. Большинство расчетов проводится согласно машинной постоянной Арнольда. Одним из вариантов характеристического расчета электродвигателя, исходя из его физических параметров, является получение критериального уравнения или решение критериальной задачи. Наиболее ответственным элементом двигателя является воздушный зазор. Расчет индукции магнитного поля в воздушном зазоре – один из важных этапов при проектировании тягового электродвигателя.

Ключевые слова: ДК-117ДМ, критериальное уравнение, индукция магнитного поля, постоянная Арнольда.


Кепстральный анализ диагностических параметров электромеханических систем электропоезда переменного тока серии ЭР9Т

Баташов С.И., Менщиков И.А.

Развитие бортовых бесконтактных систем мониторинга и диагностирования тяговых электрических машин и создание систем цифровой обработки диагностической информации существенно повышают надежность электроподвижного состава на железнодорожном транспорте. Авторами предлагается решать поставленные задачи совершенствованием методов мониторинга и диагностирования электромеханических систем с помощью кепстрального анализа логарифмического спектра тока в цепи якоря тягового электродвигателя типа РТ-51М электропоезда переменного тока серии ЭР9Т при устойчивых и аварийных режимах функционирования. В результате математического моделирования в программе Matlab получен новый информационный диагностический параметр Cepstral, позволяющий существенно повысить эффективность функционирования бортовых бесконтактных систем мониторинга и диагностирования электромеханических систем постоянного тока. На основе полученных результатов предложены новые принципы построения цифрового блока обработки диагностических сигналов бортовой системы мониторинга и диагностики тяговых электродвигателей, а также определены принципы устойчивости функционирования электромеханических систем постоянного тока. Представленный в статье результат может служить для построения бортовых бесконтактных систем мониторинга и диагностирования тяговых электрических машин постоянного тока электроподвижного состава на железнодорожном транспорте.

Ключевые слова: электроподвижной состав, тяговый электропривод, техническая диагностика, электромеханическая система, математическая модель, диагностические параметры, кепстральный анализ спектра тока в цепи якоря электродвигателя.


Моделирование процессов отключения токов короткого замыкания в тяговой сети постоянного тока с использованием нового реактора сглаживающего фильтр-устройства РЖФА-6500

Дураков Д.Н., Лобынцев В.В., Устинов В.С., Бадёр М.П., Шорников Э.Н., Бурсук В.И.

Разработана и апробирована математическая модель выключателя постоянного тока с возможностью использования вольт-секундных характеристик реальных камер быстродействующих выключателей постоянного тока. Проведено моделирование процессов отключения быстродействующего выключателя фидера контактной сети постоянного тока при глухом коротком замыкании вблизи тяговой подстанции. Выполнено сравнение энергетических параметров отключения токов короткого замыкания при использовании реакторов типа РБФА-У-6500/3250 и РЖФА-6500.

Ключевые слова: реактор сглаживающего фильтр-устройства, тяговая подстанция, переходные процессы, моделирование.


Импульсные перенапряжения на заземляющем устройстве тяговой подстанции постоянного тока и технические решения по их ограничению

Косарев А. Б., Косарев Б.И.

В статье, используя теорию синтеза электрических сетей, обоснована схема замещения заземляющего устройства тяговых подстанций постоянного тока. Необходимость принятия такого решения обусловлена тем, что при использовании многоэлементной цепи отсоса существующий подход к решению задач по расчету импульсных напряжений, в том числе грозовых перенапряжений, не может быть применен, т.к. это противоречит законам электротехники: в цепях, содержащих накопители электрической (емкости) и магнитной (индуктивности) энергии, закон Ома для мгновенных значений тока и напряжения несправедлив. Обоснован алгоритм расчета грозовых перенапряжений на заземляющем устройстве тяговой подстанции постоянного тока при стекании с него тока молнии. Расчеты показывают, что при подключении рельсов подъездного пути к цепи отсоса тяговой подстанции постоянного тока напряжение на заземлителе снижается в среднем в 1,6 раза. Другим способом снижения напряжений на заземлителе подстанции и выносимых напряжений при аварийных режимах на стороне высшего напряжения может служить подключение заземлителя тяговых подстанций постоянного тока к грозозащитному тросу питающей высоковольной линии.

Ключевые слова: тяговая подстанция, ток молнии, грозовые перенапряжения, контурный заземлитель, рельсовый путь, воздушный отсос, синтез электрических сетей.


Требования к современным системам диспетчерской централизации Московского метрополитена

Богданов В.С., Ярославцев А.Ю., Новиков В.Г., Сафронов А.И.

К современным системам диспетчерской централизации, применяющимся сегодня на Московском метрополитене, предъявляется ряд серьезных требований по архитектуре и функциональному составу, видам обеспечения и реализации, применяемым техническим средствам, информационной защите, надежности и безопасности.

Ключевые слова: диспетчерская централизация, Московский метрополитен, управление движением поездов.


Модель системы тягового электроснабжения с распределенной генерацией энергии на основе ветровых электроустановок

Шевлюгин М.В., Королев А.А., Цыколенко А.А., Жуматова А. А.

Описана схема системы тягового электроснабжения с ветровыми тяговыми подстанциями, в состав которых входят ветровые электрогенераторы, накопители энергии, преобразовательные агрегаты и повышающие трансформаторы. Определены режимы работы электроэнергетических объектов, входящих в систему тягового электроснабжения и в так называемые ветровые тяговые подстанции, с учетом чисто тягового режима от ветровых электрогенераторов, питания поездов от накопителей энергии в условиях дефицита ветрового усилия, режимов рекуперации энергии при торможении поездов, а также с качественным и количественным определением их параметров работы. Представлен алгоритм работы ветровой тяговой подстанции в составе программного комплекса, имитирующего работу системы тягового электроснабжения железных дорог. Описан проект потенциально возможной электрификации участка железной дороги Актогай – Достык по системе переменного тока 25 кВ с распределенной генерацией электроэнергии с помощью ветровых электроустановок. Определены основные показатели работы системы тягового электроснабжения при конкретных размерах движения, а также электротехнические и электроэнергетические характеристики оборудования ветровых тяговых подстанций. Представлены зависимости оценки технико-экономического обоснования и определены предположительные сроки окупаемости ветровых тяговых подстанций.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, ветровые электроустановки, система тягового электроснабжения, тяговые подстанции переменного тока, имитационное моделирование.


Ложные срабатывания защиты кабеля питающих линий в системе тягового электроснабжения метрополитенов

Гречишников В.А., Куров Н.Д., Голицына А.Е.

На протяжении многих лет развития и эксплуатации метрополитенов особое внимание уделялось системе тягового электроснабжения (СТЭ) постоянного тока 825В. Постоянный рост населения мегаполисов, сокращение времени перевозки пассажиров, повышение комфортности перевозок и т.д. неминуемо влекут за собой необходимость модернизации существующей инфраструктуры метро с сохранением всех нормативов по обеспечению бесперебойного электроснабжения и соблюдением установленных интервалов движения электроподвижных составов (ЭПС), что приводит к повышению нагрузки на СТЭ. Для обеспечения растущего пассажирооборота вводится новый, более мощный подвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями, вводится на всех линиях 8-вагонный ЭПС, а также предпринимаются попытки незначительного увеличения парности движения поездов. Такое повышение нагрузки выявляет ограничения по СТЭ не только для давно эксплуатируемых, но и относительно новых линий и участков линий метро. В первую очередь это касается одной из ключевых подсистем СТЭ, играющей большую роль в обеспечении безопасности перевозочного процесса и первой принимающей на себя удар роста нагрузки – подсистемы релейной защиты. Построение электрических защит на постоянном токе – довольно тяжелая задача ввиду схожести аварийных и рабочих режимов. Появление многопараметрических микропроцессорных защит позволило отстроится от многих ложных срабатываний, но, к сожалению, не от всех. Периодически выявляются рабочие режимы, ложно отнесенные к не штатным или аварийным, что приводит к отключению участков тяговой сети на значительное время, нарушая график движения поездов. Глубокий, более детальный анализ таких отключений и накопление экспериментальных данных позволяет выделить дополнительные закономерности и ввести новые параметры, по которым можно определять целесообразность работы электрических защит, исключая ложные срабатывания и повышая качество их работы.

Ключевые слова: релейная защита, метрополитен, ложные срабатывания, защита фидеров, защита кабеля, алгоритмы защит.


Регулируемые фильтрокомпенсирующие установки в тяговой сети переменного тока. Часть 2

Герман Л.А.

Дана сравнительная характеристика плавно регулируемой и ступенчато регулируемой (переключаемой) фильтрокомпенсирующих установок (ФКУ) в тяговой сети железных дорог переменного тока. По технико-экономическим расчетам плавно регулируемая ФКУ уступает переключаемой в основном из-за завышенной ее стоимости. Следует учитывать завышенные потери электроэнергии на собственные нужды у плавно регулируемой ФКУ, соизмеримые с экономией электроэнергии в тяговой сети, а также генерацию высших гармонических составляющих в тяговую сеть, которые создают электромагнитные помехи на устройства безопасности движения поездов. Доказана эффективность переключаемой ФКУ с учетом специфики тяговой нагрузки.

Ключевые слова: фильтрокомпенсирующая установка, плавно регулируемая, переключаемая, технико-экономические расчеты, пропускная способность, потери электроэнергии.


Формирование задания на потокосцепление ротора в системе векторного управления асинхронным двигателем

Иньков Ю.М., Космодамианский А.С., Пугачев А.А.

Рассмотрена задача снижения мощности потерь энергии электропривода с асинхронным тяговым двигателем. Предложена система векторного управления асинхронным двигателем, обеспечивающая уменьшение мощности потерь энергии с реализацией требуемого момента с учетом всех действующих ограничений по напряжению и току за счет выбора задания на потокосцепление ротора. Приведены результаты моделирования в Matlab.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, система векторного управления, мощность потерь энергии, потокосцепление, эквивалентная схема замещения.


Обеспечение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с питающими электросетями многопульсовыми выпрямителями

Бадёр М.П., Лобынцев В.В., Сидоров Н.Б.

Рассмотренные параметры и эксплуатационные характерис¬тики сложных мостовых 24-пульсовых схем выпрямления однозначно говорят об их технико-экономических преимуществах, в том числе по обеспечению электромагнитной совместимости с питающими электросетями. Анализ и синтез электромагнитных процессов и основных характеристик многопульсовых преобразователей показывает, что наиболее эффективными являются 24-пульсовые схемы выпрямления с последовательным соединением трехфазных мостов с соединением обмоток по варианту с использованием «скользящего треугольника». Эти выпрямители обеспечивают повышение качества электрической энергии не только в первичной системе электроснабжения, но и в тяговой сети, и позволяют применить более простые и экономичные активно-пассивные сглаживающие фильтры, обеспечивающие электромагнитную совместимость системы тягового электроснабжения постоянного тока с устройствами связи и железнодорожной автоматики.

Ключевые слова: система тягового электроснабжения постоянного тока, электромагнитная совместимость, электромагнитные процессы, полупроводниковые преобразователи.