Повышение эффективности режима рекуперативного торможения электровоза переменного тока

Введение 6
1 Развитие рекуперативного торможения и обзор электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями 8
1.1 Развитие рекуперативного торможения на отечественных электровозах переменного тока с коллекторными тяговыми двигателями 8
1.2 Обзор электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями 9
1.3 Анализ применения энергии рекуперации 25
1.4 Способы повышения эффективности применения рекуперативного торможения 28
2 Принцип работы выпрямительно-инверторного преобразователя, варианты его схемных решений и способы управления 31
2.1 Работа выпрямительно-инверторного преобразователя в режиме рекуперации 31
2.2 Схемные решения и способы управления выпрямительно- инверторными преобразователями 36
3 Расчет выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза 44
3.1 Расчет электрических параметров системы электроснабжения и преобразовательного трансформатора 44
3.2 Расчет параметров вентильного плеча преобразователя, выбор типа силового вентиля 51
3.3 Расчет характеристик преобразователя 54
4 Разработка способа повышения эффективности рекуперативного торможения электровоза переменного тока (согласно ДОПЦПС) 62
4.1 Анализ работы тиристора и транзистора 62
4.2 Разработка предлагаемого способа реализации рекуперативного торможения без блока балластных резисторов 73
4.3 Расчет внешних характеристик генератора и инвертора для типового и предлагаемого алгоритма управления ВИП 76
5 Технико-экономическое обоснование выбора схемы рекуперативного торможения грузового электровоза в целях повышения его эффективности 91
5.1 Общие сведения 91
5.2 Определение величины капитальных вложений 94
5.3 Определение эксплуатационных расходов 96
5.4 Определение показателей экономической эффективности 98
6 Безопасность и экологичность решений проекта 99
6.1 Общая характеристика эксплуатационного локомотивного депо Батайск 99
6.2 Анализ потенциальных опасных и вредных факторов в эксплуатационном локомотивном депо Батайск 100
6.3 Мероприятия по снижению опасных и вредных факторов в эксплуатационном локомотивном депо Батайск 103
6.4 Влияние эксплуатационного локомотивного депо Батайск на окружающую среду 106
6.5 Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду 110
6.6 Расчет естественного освещения ПТО 110
Заключение 115
Список использованных источников 117

Весь текст будет доступен после покупки

Железнодорожный транспорт ? один из крупнейших транспортных потре-бителей энергоресурсов в стране. ОАО «РЖД» потребляют до 6% всей произве-денной в России электроэнергии (44 млрд кВт?ч в год), и 73% от общего потреб-ления ОАО РЖД приходится на тягу (32,12 млрд кВт?ч в год). В условиях роста цен на энергоносители, возрастающей конкуренции со стороны других видов транспорта снижение эксплуатационных расходов за счет уменьшения энергоем-кости перевозочного процесса является одной из приоритетных задач энергети-ческой стратегии железнодорожного транспорта. Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов ? одна из важнейших задач, стоящих перед холдингом «РЖД».
В настоящее время в рамках развития железнодорожной инфраструктуры реализуется Энергетическая стратегия [1]. Ключевая цель программы – обозна-чить и внедрить способы оптимизации использования топливно-энергетических ресурсов в процессе производства, передачи и потребления.
Каждый электровоз, как и любая электрическая машина, обладает свой-ством обратимости преобразования энергии – в тот момент, когда с обмотки ста-тора снимается напряжение, он становится генератором, вырабатывая электро-энергию. Приоритетным направлением повышения энергоэффективности хол-динга ОАО «РЖД» является увеличение величины удельной рекуперации энер-гии в тяговую сеть.
Одним из путей достижения поставленной задачи является увеличение ко-эффициента мощности электроподвижного состава. Данный коэффициент харак-теризует долю активной мощности электровоза к полной, который в свою оче-редь является крайне низким и не превышает значения 0,65. При таком показа-теле коэффициента мощности имеет место быть значительное потребление элек-тровозом реактивной энергии из контактной сети, как следствие снижение про-пускной способности тяговой сети, потеря мощности в электрооборудовании, значительное искажение тока в контактной сети, загрузка сети реактивной мощ-ностью и др.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Развитие рекуперативного торможения и обзор электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями

1.1 Развитие рекуперативного торможения на отечественных электровозах переменного тока с коллекторными тяговыми двигателями

Первым отечественным электровозом переменного тока является элек-тровоз серии ОР22-01, построенный в 1938 г. на заводе Динамо им. С.М. Ки-рова. В разработке этого электровоза принимал участие, а в последствии стал главным конструктором Борис Николаевич Тихменев [2].
В октябре 1938 г. завод Динамо закончил постройку первого в Совет-ском Союзе электровоза однофазного тока частотой 50 Гц. Локомотив получил обозначение ОР22-01, что означало: однофазный, с ртутными выпрямителями и нагрузкой от колёсных пар на рельс 22 тс. На электровозе был установлен двенадцатианодный ртутный выпрямитель однофазного тока с сеточным регу-лированием напряжения РВ-20Э, изготовленный специально для установки на электровоз заводом «Электросила» им. С.М. Кирова. Выпрямитель охлаждал-ся водой, которая циркулировала под действием насосов через воздушный ра-диатор, воздух через радиатор прогонялся вентилятором. Ртутный выпрями-тель был установлен в кузове электровоза на амортизаторах, что уменьшало расплескивание ртути катода.
В отличие от промышленного ртутного выпрямителя РВ-20, РВ-20/Э имел ряд конструкторских доработок: форвакуумная система смонтирована на корпусе, главные аноды сбалансированы, вспомогательные аноды укреплены пружинами; ртуть катода амортизирована специальным приспособлением. Сам выпрямитель подвешен на установочной раме на пружинах. Из соображений компоновки оборудования на электровозе весь выпрямитель спроектирован компактно.
Для повышения коэффициента мощности при регулировании два анода выпрямителя использовались в качестве буферных вентилей и присоединялись к средней точке вторичной обмотки трансформатора через делитель тока. Остальные аноды были включены по пять параллельно на фазу через пяти-стержневые делители тока. Игнитроны использовались как мощные выпрями-тели переменного тока и обладали высоким КПД (98–99 %), были малочув-ствительны к перегрузкам.
Зимой и летом 1940 г. под руководством инженера В.А. Забродина про-ходили испытания электровоза на кольце научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ). Испытания показали, что электро-воз, благодаря параллельному включению тяговых электродвигателей и плав-ному сеточному регулированию напряжения, имел более высокие тяговые свойства по сравнению с электровозами постоянного тока [3].
Создание электровоза ОР22-01 опередило начало электрификации же-лезных дорог на переменном токе и позволило получить достаточно богатый опыт для дальнейшей работы в этом направлении.

Весь текст будет доступен после покупки

1 «О Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Фе-дерации до 2030 года». – Текст : электронный // ОАО «РЖД» : [сайт]. – 2023. – URL : http://doc.rzd.ru/doc/public/ru?STRUCTURE_ID=704&layer_id=5104&id=3997 (дата обращения: 29.10.2023).
2 Электрическая тяга на рубеже веков / под ред. А. Л. Лисицына. – М.: Ин-текст, 2000. – 248 с.
3 Устинов Р. И. Повышение работоспособности выпрямительно-инверторных преобразователей электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения: дис … канд. техн. наук : 05.22.07 / Р. И. Устинов. – Хабаровск, 2020. – 180 с.
4 Электровоз ВЛ80Т. Руководство по эксплуатации. Под ред. Б.Р. Бондаренко. – М.: «Транспорт», 1977. – 508 с.
5 Раков, В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1956–1975 гг. / В. А. Раков. – М.: Транспорт, 1999. – 443 с.
6 Шрамко, С. Г. Способ повышения коэффициента мощности электрово-зов переменного тока в режиме рекуперативного торможения / С.Г. Шрамко, О.В. Мельниченко, А.Ю. Портной // Вестник Института тяги и подвижного со-става. – 2013. – № 9. – С. 4–7.
7 Голованов, В. А. Разработка и исследование электровоза ВЛ60КР /
С.В. Власьевский, В.В. Находкин, В.Н. Горбань [и др.] //
Параметры перспективных электровозов и вопросы электрической тяги: Труды
ЦНИИ МПС. – 1978. – Вып. 597. – С. 69–85.
8 Особенности конструкции и управления электровоза BЛ65/ В.В. Крав-чук,
А.С. Поддавашкин, Ю.М. Кулинич [и др.]. – Хабаровск: Редакционно-издательский центр ДВГАПС, 1997. – 133 с.
9 Косых, В. Е. Энергосбережение на железнодорожном транспорте: реали-зованные проекты / В. Е. Косых, А. А. Ковалев // Известия УрФУ. – С. 149–151. – URL: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/63891/1/ere_2016_036.pdf (дата обра-щения: 29.10.2023).

Весь текст будет доступен после покупки