выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза

Введение 5
1 Электровоз ЭП1 и его оборудование 7
1.1 Общие сведения об электровозах серии ЭП1 7
1.2 Технические характеристики электровоза ЭП1 9
1.3 Обеспечение надежности работы тиристоров 18
2 Расчет внешних элементов системы ВИП 27
2.1 Расчёт параметров тяговой сети 27
2.2 Определение номинальных характеристик тягового двигателя 27
2.3 Расчет параметров сглаживающего реактора 32
2.4 Расчет параметров тягового трансформатора 34
3 Расчет внутренних элементов системы ВИП 39
3.1 Выбор компонентов ВИП 39
3.2 Расчет характеристик ВИП 44
3.3 Расчет параметров настройки регуляторов тока 61
4 Технико-экономическое обоснование проекта выпрямительно-инверторного преобразователя для тягового электропривода пассажирского электровоза 63
4.1 Общие сведения 63
4.2 Определение величины капитальных вложений 65
4.3 Определение эксплуатационных расходов 67
4.4 Определение показателей экономической эффективности 68
Заключение 70
Список использованных источников 71

Весь текст будет доступен после покупки

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) выполняет ключевую функцию в системе тягового электроснабжения, обеспечивая в режиме тяги преоб-разование однофазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в посто-янный с плавным регулированием напряжения, питающего тяговые электродвига-тели (ТЭД) электровозов. В режиме рекуперативного торможения преобразова-тель решает обратную задачу, инвертируя постоянный ток от двигателей в одно-фазный переменный ток сети с регулированием противо-ЭДС.
Анализ эксплуатации электровозов, оснащенных ВИП, выявляет ряд харак-терных отказов силовой части преобразователя, которые могут приводить к серь-езным аварийным последствиям и значительным материальным затратам на вос-становление. Наиболее распространенным видом неисправности является одиноч-ный выход из строя силового тиристора, приводящий к перераспределению напряжений в плече преобразователя. Более тяжелые последствия связаны со сквозными повреждениями тиристоров в одном или нескольких плечах ВИП, ко-торые вызывают режимы короткого замыкания обмоток тягового трансформатора. Развивающиеся при этом токи короткого замыкания (КЗ) способны повредить не только силовые полупроводниковые приборы, но и другие элементы системы, та-кие как вторичные обмотки трансформатора и коммутационная аппаратура. Осо-бенно тяжелые повреждения, включая массовый выход из строя тиристоров (до 10–25 единиц), возгорание монтажа и разрушение несущих конструкций, происхо-дят при повторных попытках включения главного выключателя без отключения аварийного преобразователя.
Статистический анализ аварийных ситуаций позволил выявить закономерно-сти: подавляющее большинство сквозных повреждений локализуется в одном пле-че одного ВИП, при этом чаще всего страдают нижние параллельные ветви тири-сторов. Такая картина отказов позволяет предположить, что основной причиной развития данных аварий является неравномерное распределение рабочего тока между параллельными ветвями силовых тиристоров. Исследование поврежденных приборов показывает разнообразие дефектов их кремниевых структур, от точеч-ных прожогов и выгораний в области управляющего электрода до выгорания зна-чительной площади, что косвенно подтверждает гипотезу о перегрузках. Помимо этого, в практике эксплуатации отмечаются отказы вспомогательных элементов, таких как резисторы связи между параллельными ветвями, что также может быть следствием нештатного перераспределения токов и в перспективе ведет к более се-рьезным поломкам.
В связи с изложенным, актуальной задачей является повышение надежности ВИП за счет модернизации его силовой части. В рамках данной работы рассматри-вается путь повышения запаса по току и напряжению путем применения более мощных силовых тиристоров. Такое решение, однако, влечет за собой необходи-мость комплексного пересмотра и уточнения параметров смежных систем тягово-го электропривода. В дипломном проекте будут проведены расчеты для обновле-ния номинальных характеристик привода на базе электродвигателя НБ-520, опре-делены параметры сглаживающего реактора и тягового трансформатора, а также выполнена оценка влияния модернизации на другие элементы электровоза ЭП1. Целью работы является разработка технически и экономически обоснованных ре-шений, направленных на снижение аварийности и повышение общей надежности ВИП.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Электровоз ЭП1 и его оборудование

1.1 Общие сведения об электровозах серии ЭП1

ЭП1 (Электровоз Пассажирский, тип 1) – первый серийный пассажирский шестиосный электровоз переменного тока напряжения 25 кВ в истории российско-го электровозостроения, выпускающийся Новочеркасским электровозостроитель-ным заводом (НЭВЗ). Фактически электровоз ЭП1 (рис. 1.1) является обновлён-ной пассажирской модификацией грузопассажирского электровоза ВЛ65, от кото-рого отличается применением опорно-рамного подвешивания тяговых двигателей, уменьшенным передаточным числом редуктора для повышения скорости и нали-чием микропроцессорной системы управления. На основе ЭП1 был создан моди-фицированный электровоз ЭП1М, отличающийся от базовой модели новой фор-мой кабины машиниста и применением более современного оборудования, а также ЭП1П, отличающийся от ЭП1М увеличенным передаточным числом редуктора для повышения силы тяги [1].


Рисунок 1.1 – Общий вид электровоза ЭП1

Электровозы ЭП1 серийно выпускались c 1999 по 2007 год, начиная с 2006 года стали выпускаться ЭП1М и ЭП1П. Всего было выпущено 880 электровозов, включая 381 электровоз ЭП1, 425 ЭП1М и 74 ЭП1П. Все они поступили на желез-ные дороги России, став на них одними из самых массовых пассажирских электро-возов переменного тока. В целом ЭП1 считается одной из самых удачных разрабо-ток Новочеркасского завода.
Электровозы ЭП1 по конструкции были аналогичны ВЛ65, за исключением следующих отличий [1]:
- применены новые тяговые двигатели НБ-520В, имеющие большую частоту вращения и опорно-рамную подвеску вместо опорно-осевой, что уменьшает воз-действие машины на путь и удары от пути на сами двигатели;
- изменено передаточное число тяговых редукторов, приведшее к повыше-нию максимальной скорости электровоза при одновременном снижении силы тяги, что приспособило электровоз к скоростям и весу пассажирских составов. В сово-купности с применением рамного подвешивания тяговых двигателей, это позволи-ло установить для нового электровоза конструкционную скорость 140 км/ч;
- убраны розетки межэлектровозного соединения под буферными фонарями, ввиду чего работа по системе многих единиц стала невозможной;
- появилась возможность работы мотор-вентиляторов и мотор-насоса на низкой (сниженной втрое) скорости путём запитывания их напряжением 90 В с ча-стотой 16,66 Гц от статического преобразователя, что обеспечивает экономию электроэнергии и снижает уровень шума;
- с номера 029 двигатели мотор-компрессоров Н

Весь текст будет доступен после покупки

1 ЭП1. – Текст: электронный // РУВИКИ : [сайт]. – 2025. – URL: https://ru.ruwiki.ru/wiki/ЭП1 (дата обращения: 23.12.2025).
2 Руководство по эксплуатации. Электровоз ЭП1М. Том 1 (в четырех кни-гах). – Новочеркасск: НЭВЗ, 2006. – 540 с.
3 Руководство по эксплуатации. Электровоз ЭП1М. Том 2 (в четырех кни-гах). – Новочеркасск: НЭВЗ, 2006. – 580 с.
4 Потанин, А.А. Устройство, эксплуатация и ремонт электровозов серии ЭП1, ЭП1М(П): учебное пособие / А.А. Потанин, О.В. Мысков. – М.: ОАО «РЖД», 2015. – 344 с.
5 Каталог электродвигателей НЭВЗ. – Текст: электронный // НЭВЗ : [сайт]. – URL : http://www.nevz.com/catalogue/catalogue.pdf (дата обращения: 27.12.2025)
6 Ротанов, Н. А. Проектирование систем управления электроподвижным составом / Н.А. Ротанов, Д.Д. Захарченко, А.В. Плакс. – М.: Транспорт,1986. – С. 17–40.
7 Чебовский, О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 453 с.
8 Плакс, А.В. Системы управления электрическим подвижным составом / А.В. Плакс. – М.: Транспорт, 2006. – 356 с.
9 Якушев, А.Я. Исследование системы автоматического тяговыми электродвигателями электровоза переменного тока / А.Я. Якушев. – СПб.: ПГУПС, 2010. – 122 с.
10 Якушев, А.Я. Исследование системы автоматического тяговыми электродвигателями электровоза переменного тока: учебное пособие. Ч. 2 / А.Я. Якушев, И.П. Викулов. – СПб.: ПГУПС, 2011. – 41 с.

Весь текст будет доступен после покупки