автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Совершенствование электрооборудования электропоездов пригородного сообщения

Актуальность работы. Парк подвижного состава пригородного сообщения магистральных ж.д. состоит из электропоездов постоянного тока 3000 В и электропоездов переменного тока 50 Гц,

25 кВ. Электропоезда постоянного тока характеризуются значительными (до 10-12%) потерями электрической энергии в пусковых реостатах. Значительная их часть не имеет рекуперативного торможения. Электропоезда переменного тока всех модификаций также выполнены без рекуперации.

Особенностью работы электропоездов является высокая цикличность включения и отключения нагрузок. В этих условиях на электропоездах переменного тока наблюдается повышенный выход из строя вентилей из-за обрыва их внутренней цепи вследствие усталостного разрушения (старения) паяных соединений.

Применяемые для принудительного охлаждения традиционные системы охлаждения вентилей содержат энергоемкие и громоздкие устройства (вентиляторы, форкамеры, фильтры и др.). Их обслуживание в депо требует значительных эксплуатационных затрат.

Дальнейшая эксплуатация электропоездов постоянного и переменного тока целесообразна лишь при условии их модернизации с целью исключения непроизводительных потерь электроэнергии в режимах тяги, применения рекуперативного торможения, совершенствования преобразовательных устройств и использования унифицированных конструкций преобразователей.

Цель работы. Обоснование и выбор целесообразных направлений модернизации электрооборудования эксплуатируемого парка электропоездов постоянного тока для обеспечения энергосбережения, повышения эксплуатационной надежности и к.п.д. преобразовательных устройств на электропоездах переменного тока.

Методы исследований. При решении задач диссертационной работы I ользован сравнительный анализ различных систем широтно-птульсного регулирования напряжения по критериям минимальных знаустановленной мощности вентилей преобразователя и максимальных значений к.п.д. преобразователя, рассчитанных по средним значениям токов и напряжений в процессе регулирования тяговых электродвигателей.

Научная новизна работы заключается в разработке методики сравнительного анализа систем широтно-импульсного регулирования и обоснование критериев для выбора типа преобразователя для электропоезда постоянного тока, а также в обосновании основных направлений совершенствования преобразователей на электропоездах переменного тока.

Практическая ценность. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований даны рекомендации по выбору системы широтно-импульсного регулирования для модернизации электропоездов постоянного тока, а также предложения по совершенствованию преобразовательного оборудования электропоездов переменного тока.

Даны предложения по использованию на электропоездах постоянного и переменного тока конструкций преобразователей, состоящих из унифицированных конструктивных узлов (таблеточные циклоустойчивые вентили, групповые охладители для естественного охлаждения, прижимные устройства и др.).

Разработаны новые схемы и конструкции испытательного оборудования для проверки параметров электрооборудования электропоездов переменного тока при техническом обслуживании их в депо.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены: -на опытной электросекции ЭР2И-ЦНИИ, -на электропоездах ЭР9 в локомотивных депо Горьковской ж.д., -на испытательных станциях локомотивных депо Горьковской. ВосточноСибирской, Дальневосточной ж.д., на электровагоноремонтных заводах МПС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

На Всесоюзном научно-техническом совещании «Применение силовых полупроводниковых вентилей и тиристоров на ж.д. транспорте» (г.Таллин, 1966 г.);

На XXIX научно-технической конференции кафедр ХабИИЖТ с участием работников железных дорог (г. Хабаровск, 1975 г.);

На XXXI научно-технической конференции кафедр ХабИИЖТ с участием работников железных дорог (г. Хабаровск, 1979 г.);

-5"

На научно-практической конференции Горьковского политехнического института (г.Горький, 1979 г.);

На IV межвузовской научно-методической конференции РГОТУПС (г. Москва, 1999 г.).

На научно-техническом семинаре кафедры "Электрическая тяга" МИИТа (г. Москва, 1999 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатных работы, из них 1 —авторское свидетельство СССР на изобретение.

Основные положения научного доклада.

1.Основные направления совершенствования электропоездов

В настоящее время 70% всех пассажирских перевозок в пригородном движении осуществляется моторвагонными электропоездами. Основной объем пригородных перевозок выполняется на участках, электрифицированных на постоянном токе.

На железных дорогах России эксплуатируются и выпускаются электропоезда со ступенчатым контакторным регулированием напряжения на коллекторных тяговых электродвигателях последовательного возбуждения. В целом по конструкции, параметрам и эксплуатационным свойствам они отстают от мирового технического уровня и требуют дальнейшего совершенствования, что может быть достигнуто путем их модернизации в процессе капитально-восстановительных ремонтов.

Работы по совершенствованию эксплуатируемого парка электропоездов, выполненные при участии автора, были направлены на решение следующих задач:

-исключение потерь электроэнергии в пусковых реостатах электропоездов постоянного тока путем применения тиристорных импульсных преобразователей (ТИП);

-исключение тормозных потерь путем применения рекуперативного торможения и расширения зоны использования рекуперации; -повышение эксплуатационной надежности и к.п.д. полупроводниковых выпрямительных установок (ВУ), работающих на электропоездах переменного тока в специфических условиях циклических нагрузок при подвагонном размещении преобразовательных устройств;

-разработка методики расчета и оценки установленной мощности и к.п.д. для преобразовательных устройств электропоездов постоянного и переменного тока;

-снижение стоимости обслуживания электропоездов в эксплуатации благодаря сокращению объема ремонта электрооборудования и увеличению его межремонтных сроков службы.

Указанные работы были направлены на улучшение эксплуатационных и тягово-энергетических показателей электропоездов постоянного и переменного тока, которые составляют основу парка подвижного состава для пригородных перевозок.

Экспериментальная часть работы и внедрение результатов выполнены в лаборатории электропоездов и на экспериментальном кольце ВНИ-ИЖТ'а, а также в локомотивном депо Горький-Московский Горьковской ж.д.

2.Разработка силовых цепей моторного вагона постоянного тока с импульсным регулированием

Переход на бесконтактное тиристорное управление на пригородных электропоездах постоянного тока коренным образом изменяет условия работы электрооборудования и позволяет улучшить их тягово-энергетические и экономические показатели. Системы широтно-импульсного регулирования (ШИР) напряжения тяговых электродвигателей позволяют получить следующие преимущества:

-плавное бесконтактное регулирование напряжения при безреостатном пуске;

-эффективное рекуперативное торможение практически до остановки при последовательном возбуждении тяговых двигателей; -понижение напряжения тяговых двигателей по отношению к напряжению сети и стабилизация напряжения на двигателях, что приведет к устранению нежелательного ограничения при выборе номинального напряжения и уровня изоляции тяговых двигателей, что до сих пор было вызвано применением пусковых реостатов.

Для электропоездов постоянного тока в системе ШИР могут быть использованы три типа преобразователей (рис1). Преобразователь типа I представляет автономный инвертор-выпрямитель (рис.1,а). Он обеспечивает широкий диапазон регулирования выходного напряжения и полную электрическую изоляцию цепи тяговых двигателей от контактной сети. Однако наличие в преобразователе раздельных инвертора и выпрямителя, рассчитанных на полную мощность, приводит к серьезным трудностям в реализации его на э.п.с., а также к значительному снижению тягово-энергетических показателей из-за двойного преобразования энергии. Преобразователь типа II представляет собой вентильный прерыватель (рис.1,б), а преобразователь типа III - преобразователь-делитель (рис.1,в).

Они позволяют регулировать напряжение широтно-импульсным способом от минимального значения как до уровня напряжения контактной сети, так и до оптимального значение напряжения по условиям работы тяговых двигателей, т.е. до части напряжения сети. При этом напряжение на коллекторах тяговых двигателей определяется группировкой их в последовательные или последовательно-параллельные цепи. Корпусная изоляция тяговых двигателей должна быть рассчитана на полное напряжение сети в схемах с преобразователями типов II и III при регулировании напряжения от минимального до напряжения сети, а также с преобразователем типа II при регулировании напряжения до уровня, составляющего часть напряжения сети.

В схемах с преобразователями типа III при регулировании напряжения до половины напряжения сети номинальное напряжение на коллекторе тягового двигателя может составлять часть напряжения сети, а изоляция тяговых двигателей может быть выполнена на половину напряжения контактной сети. Это позволяет существенно повысить эксплуатационную надежность тяговых электродвигателей.

При регулировании напряжения тяговых двигателей до уровня, составляющего часть напряжения сети, импульсный преобразователь выполняет роль трансформатора постоянного тока с коэффициентом преобразования Кп > J,причем к TI

LL и 2 где и 1 - напряжение контактной сети, и2 - среднее значение напряжения на выходе преобразователя в конце цикла регулирования.

Коэффициент установленной мощности вентилей Кв в преобразовательной установке определяется отношением кв

Рв и2 ц' где Рв=Рт+Рд - установленная мощность вентилей (тиристоров и диодов) преобразователя; и2Ь - выходная мощность преобразователя. агл «■ ' * в*

В табл. 1 приведены значения Кп и Кв для разных типов преобразователей, откуда видно, что установленная мощность вентилей существенно зависит от типа преобразователя и коэффициента преобразования Кп.

При одинаковой выходной мощности ТИП установленная мощность вентилей преобразователей типов II и III одинакова в случае регулирования напряжения тяговых двигателей до уровня напряжения сети.

3. Критерии для оценки и выбора преобразователя для электропоезда постоянного тока

Выбор типа преобразователя для электропоезда постоянного тока можно произвести путем сравнительной оценки потерь мощности в элементах преобразователя для режимов тяги и электрического торможения, как при наличии во всех вариантах защитных шунтирующих цепочек Rui и RC, так и без них, а также путем анализа технико-экономических показателей системы ШИР с учетом параметров тяговых двигателей.

На рис. 2 приведены варианты силовых схем для электропоездов постоянного тока с различными тяговыми двигателями и различными типами преобразователей. Дня всех вариантов принят за основу широтно-импульсный преобразователь в двухфазном исполнении с общим коммутирующим звеном, а также с разделяющими и сглаживающими дросселями на входе и выходе преобразователя.

Коэффициент полезного действия преобразователя в режимах тяги и рекуперативного торможения можно определить соответственно из выражений

Рт-1 Д Р Pr-1 А Р Чт =-р-; =-р->

1 B.V 1 г где rjj , т]р -к.п.д. преобразователя в режимах тяги и рекуперативного торможения; р -мощность на входе преобразователя в тяговом режиме;

ZAP -суммарные потери мощности в элементах преобразователя; рг -мощность тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме при торможении поезда.

В суммарные потери (рис.3) входят потери во входном фильтре 1, вентилях 2, коммутирующих устройствах 3, выходных сглаживающих устройствах 4:

И^СИСМИВ

А Р 'Д /VА Р,с^РФ^Р„

Потери мощности в элементах 5,6 не учитываются.

Потери мощности в вентилях дрв являются суммой пяти составляющих:

1 - потери Ар от прохождения прямого тока;

2 - потери от прямого и обратного токов утечки;

3 — потери в цепях управления (у диодов отсутствуют);

4 - потери при включении и выключении вентилей Арек , Аре ;

5 - потери ь.рш в защитных контурах КС и кш.

Потери мощности от прохождения прямого тока можно определить с помощью вольт-амперной характеристики вентиля и графика тока через вентиль как:

АРпр=и01ср+Яд{кф1ср)\ где С/0 - пороговое напряжение по вольт-амперной характеристике;

I - средний ток, протекающий через вентиль за период управления;

Яд — динамическое сопротивление вентиля, определяемое вольт-амперной характеристикой;

Кф - коэффициент формы тока, равный отношению действующего значения тока к среднему.

Одной из особенностей системы ШИР является то, что в процессе пуска электропоезда ток, потребляемый из тяговой сети, изменяется в соответствии с ростом коэффициента заполнения А , в то время как ток в цепи двигателей поддерживается постоянным. При постоянных значениях питающего напряжения и пускового тока двигателей среднее значение тока тиристоров импульсного преобразователя возрастает прямо пропорционально с увеличением коэффициента заполнения 2, ав диодах уменьшается обратно пропорционально Л.

При линейном характере изменения средних значений токов тиристоров и диодов потери мощности от протекания прямого тока будут

41главных тиристорах, дроссселе входного фильтра и контурах К1П шунтирующих диоды, возрастают пропорционально росту X, а потери в главных диодах и контурах 11ш> шунтирующих главные тиристоры, снижаются обратно пропорционально росту X .

Потери мощности в обратных диодах, вспомогательных тиристорах, коммутирующем дросселе и цепочках КС остаются постоянными в процессе пуска.

Потери при включении Арвк зависят от величины анодного напряжения вентиля перед включением, анодного тока после включения, длительности процесса включения и частоты управления /у:

Где иа - мгновенное значение прямого напряжения на вентиле перед включением;

I — ток вентиля после включения; 1ВК длительность процесса включения;

Квк - коэффициент, равный отношению средней мощности потерь в течение 1вк к произведению иа1.

Потери при выключении Арв зависят от амплитуды обратного напряжения при выключении, амплитуды обратного тока и его длительности, частоты управления и параметров контура коммутации:

АР вы к ~ к и обр I обр./ у 1 еык ' где иобр - амплитуда обратного напряжения на вентиле; 1обР - амплитуда обратного тока; сИ к — коэффициент, учитывающий величину —- и особенности схел мы (обычно к принимают равным 0,11-0,4).

Потери Ав защитных контурах в процессе регулирования изменяются, так как при включении шунтируемого им вентиля сопротивления ЯП| оказываются закороченными и обесточенными. Поэтому усредненные потери мощности за период импульсного цикла определяются следующим образом

Потери дв цепочках КС имеют место при каждом включении и выключении вентилей, т.е. дважды за период управления. При выключении вентилей конденсатор заряжается через сопротивление. Энергия, запасаемая конденсатором, теряется во время разряда конденсатора при открытии вентилей. Таким образом, через сопротивление протекает ток заряда и разряда конденсатора, и усредненные потери мощности равны:

Потери в коммутирующем контуре ¿-р^ за период пуска остаются постоянными и состоят из потерь в дросселе и конденсаторе: где Т С=1д-Л[с "пеРи°Д собственных колебаний коммутирующего Т ис, 1С контура;

-период управления ТИП; -амплитуда напряжения и тока конденсатора (ис=1,5и,;1с=1,51н);

- активное сопротивление обмотки коммутирующего дросселя с учетом эффекта вытеснения тока. Потери в дросселе входного фильтра лрф в процессе пуска поезда изменяются в зависимости от тока, потребляемого из сети: ьрф'Л'-Ппф,

2,2 где -ток, потребляемый из сети на конечной стадии регулирования при /1=1;

Гьф -сопротивление обмотки дросселя фильтра.

Потери в сглаживающих (разделительных) дросселях др в прос р цессе пуска неизменны и без учета пульсации тока тяговых двигателей определяются из выражения ср~1двРср' где 1дп - ток двигателя (или группы двигателей); гср - сопротивление обмотки сглаживающего дросселя.

По приведенным выше выражениям были выполнены расчеты потерь мощности и к.п.д. преобразователей для режимов тяги и рекуперативного торможения при наличии в преобразователях защитных контуров Лш и КС и без них.

В табл. приведены максимальные значения к.п.д. в точке выхода на автоматическую характеристику двигателей и в среднем за период пуска.

Анализ расчетов показывает , что для электропоездов постоянного тока наименьшие потери и наиболее высокий к.п.д. имеют преобразователь-делитель и вентильный прерыватель с регулированием X (0 -г 1) . В расчетах к.п.д. вентильного прерывателя не учитывались потери в стали сглаживающих дросселей, а для преобразователя-делителя потери в стали были приняты равными потерям в стали силового трансформатора ОЦР-1000/25 электропоезда ЭР9П (ввиду идентичности процесса перемагничи-вания).

В преобразователе-делителе выходной делитель с магнитно-связанными полуобмотками может быть выполнен простейшей конструкции и сравнительно небольшими весогабаритными показателями. При одинаковой мощности нагрузки электромагнитная мощность сердечника делителя по сравнению с трансформатором уменьшится на 50% за счет отсутствия первичной обмотки; на 50% за счет уменьшения тока нагрузки, на отношение частот 50Гц к частоте регулирования f .

И 9

РЦ = 0>5 • 0,5 • 1,11 ■ Р2 - —7~ Р2

•> У ^ У

Соответственно меньшими будут потери в стали по сравнению с принятыми в расчетах. В этом случае преобразователь-делитель будет иметь лучшие показатели, чем вентильный прерыватель.

Вентильные прерыватели с регулированием

Л( о н- 0,5 ) по сравнению со всеми другими обладают повышенными потерями и сравнительно низкими значениями к.п.д. Кроме того, при обеспечении одинаковой величины пульсаций тока в цепи двигателей и во входном фильтре в вентильном прерывателе с регулированием

Я (о -=- 0.5 ) требуются более сложные фильтр-устройства на входе и выходе преобразователя, чем в вентильном прерывателе с регулированием Л (о-и).

Таким образом, для электропоездов постоянного тока с двигателями 750 В при постоянном последовательно-параллельном соединении в две группы или с двигателями на 1500 В при параллельном соединении наиболее приемлемым является преобразователь-делитель с магнитно-связанными полуобмотками выходного дросселя простой конструкции.

-/54. Учет особенностей рекуперативного торможения.

Область применения различных схем рекуперативного торможения при импульсном управлении тяговыми двигателями на электропоезде постоянного тока имеет ограничения, обусловленные не только внешней и внутренней электрической устойчивостью электрического торможения, параметрами тяговых электродвигателей, схемными решениями и регулировочными свойствами системы импульсного управления, но и характеристиками приемника энергии и местом нахождения электропоезда в пределах фидерной зоны.

При полном возбуждении и заданном тормозном токе 12ср импульсное рекуперативное торможение (ИРТ) возможно только в определенном диапазоне скоростей Ут^У^кр

Значения скоростей У,™, и Укт,. являются предельными для устойчивого рекуперативного торможения и соответствуют граничным значениям коэффициента заполнения импульсного цикла Я =0 и Х=1 (рис.4). Действительные значения предельных скоростей тт и У'хр зависят от Действительных значений коэффициентов заполнения Лт-т и X тах., которые могут быть реализованы по условиям управления тиристорами на рабочей частоте Лу. При линейном изменении скорости поезда в зависимости от коэффициента заполнения X (у=/(Я» действительные минимальная и критическая скорости при постоянстве заданного тормозного тока и полном возбуждении могут быть определены из выражений:

Верхний предел скорости и устойчивого ИРТ определяется равенством ЭДС генерирующего двигателя и уравновешивающего напряжения на зажимах приемника энергии в момент закрытого состояния преобразователя, когда ТИП закрыт в течение времени (Т-1И)-Т импульсного цикла: у". = у {1-ятах)+у . -х

У пнп У кр 4 '"ах / У ют /и й шах

Укр

Цр + 12ср*сГ--У тс-ф.

-/6~

--ср где и0- напряжение приемника энергии;

Ьср- среднее значение тока тяговых двигателей; т - число последовательно соединенных двигателей; Фср - среднее значение магнитного потока; гл - активное сопротивление приемника энергии.

С учетом нахождения ЭПС на расстоянии от подстанции и при длине фидерной зоны £ф (рис.5) значение критической скорости у*кр ф, ср где Аис{0 ' падение напряжения в конце фидерной зоны при номинальном токе подстанции,

1н - номинальный ток подстанции, На рис.6 приведены 6 различных схем ИРТ, позволяющих расширить пределы регулирования скорости и повысить верхний предел критической скорости начала торможения.

Указанные схемы имеют те или иные недостатки, снижающие эффективность электрического торможения, усложняющие силовые цепи, требующие применения дополнительного тиристорного преобразователя для регулирования поля двигателей и др.

На рис.7 представлена схема ИРТ, разработанная автором [4], которая обеспечивает не только устойчивость режима рекуперации, но и регулирование возбуждения в широком диапазоне скоростей. В предложенной схеме обмотка возбуждения включена, как и в режиме тяги, со стороны заземленного отрицательного полюса источника питания.

Переход из режима тяги в режим рекуперативного торможения осуществляется реверсированием обмотки возбуждения, что в отличие от известных схем не требует громоздких высоковольтных контакторных аппаратов для реверсирования обмотки якоря.

Для обеспечения устойчивой работы электродвигателя в режиме рекуперативного торможения в предложенной схеме обмотка возбуждения зашунтирована управляемым электрическим вентилем (УЭВ). Анод УЭВ подключен к концу обмотки возбуждения, соединенному с заземленным на тяговый рельс отрицательным полюсом устройств электроснабжения. Катод УЭВ подключен к другому концу обмотки возбуждения, соединенному с обмоткой якоря.

При торможении в зоне скоростей выше критических, устойчивость процесса рекуперативного торможения нарушается, что сопровождается увеличением тормозного тока, а, следовательно, и напряжения генерирующего двигателя. Контроль напряжения в схеме ИРТ осуществляет блок регистрации и сравнения (БРС) напряжения приемника энергии и генерирующего тягового электродвигателя.

При повышении напряжения на зажимах элетродвигателя выше напряжения приемника энергии срабатывает пороговый элемент БРС, в результате чего подается импульс управления на УЭВ, шунтирующий обмотку возбуждения тягового электродвигателя.

Ослабление возбуждения генерирующего электродвигателя приведет к снижению э.д.с. и напряжения на его зажимах, а, следовательно, и тока в цепи якоря и обмотке возбуждения. При быстром уменьшении тока в обмотке возбуждения индуктируется ЭДС самоиндукции еь под действием которой шунтирующий обмотку возбуждения УЭВ закроется без применения дополнительных устройств для его принудительного запирания. Подключение УЭВ параллельно обмотке возбуждения позволяет не только обеспечить устойчивость режима рекуперации в зоне скоростей выше критических V >у* , но и дает возможность плавного регулирования возбуждения электродвигателя в процессе электрического торможения в зоне скоростей <У <У*кр ■

Указанное устройство апробировано на опытной электросекции ЭР2-ЦНИИ. Построение схемы силовых цепей и преобразователя (рис.8) позволяет осуществить переход из режима тяги в режим рекуперации реверсированием обмоток возбуждения. Такое построение схемы обеспечивает надежное самовозбуждение электродвигателей в начале процесса торможения, так как направление ЭДС, индуцированной в якоре, совпадает с проводящим направлением тиристоров преобразователя. Сохраняется также направление тока в обмотках возбуждения, так как при переводе электродвигателей в генераторный режим их магнитная система не размагничивается в процессе начального самовозбуждения.

Таким образом, электрическая схема преобразователя и силовой цепи обеспечивают устойчивую работу электродвигателей в режиме рекуперативного торможения без реверсирования обмоток якоря с сохранением включения обмоток возбуждения со стороны «земли». Включение параллельно обмоткам возбуждения двигателей шунтирующих УЭВ позволяет обеспечить устойчивость режима ИРТ и регулирование возбуждения электродвигателя без дополнительных коммутирующих устройств, упрощает схемы силовых цепей и цепей управления преобразователем и повышает надежность работы всей системы регулирования.

5.Совершенствование трансформаторно-преобразовательного оборудования электропоездов переменного тока.

На электропоездах переменного тока ЭР9П, ЭР9М выпрямительные установки типов УВП-1 и УВП-3 расположены под кузовом моторного вагона. Они укомплектованы вентилями ВК2-200, ВЛ-200 и имеют принудительное воздушное охлаждение. Как показал опыт эксплуатации, при пробеге 1,2. 1,4 млн.км наблюдается выход из строя вентилей из-за обрыва их внутренней цепи. Причина таких дефектов - усталостное разрушение (старение) припоя в месте контакта выпрямляющего элемента с медным основанием корпуса вентеля. Старение происходит под действием термомеханических напряжений, возникающих при циклическом нагревании и охлаждении места пайки элементов, которые выполнены из материалов с неодинаковыми коэффициентами линейного температурного расширения.

Циклическое изменение уровня тепловой нагрузки связано со спецификой графика движения пригородных поездов и сопровождается повторно-кратковременным режимом работы оборудования электропоезда по схеме: пуск, разгон, выбег, торможение, стоянка, пуск и т.д. (рис.9). Применение циклоустойчивых таблеточных вентилей с прижимным усилием 8 - 17 кН позволяет выполнить конструкцию выпрямителя с групповым охладителем и естественным воздушным охлаждением и тем самым освободиться от громоздкой системы принудительного воздушного охлаждения.

Эксплуатация системы принудительного воздушного охлаждения связана с дополнительными расходами, вызванными снижением электрической прочности элементов, включенных в общую систему охлаждения (ВУ и СР) при попадании на них вместе с охлаждающим воздухом пыли, влаги и снега.

Обслуживание воздушных фильтров и всей системы охлаждения требуют также определенных затрат при ремонте электропоездов в депо.

Целесообразность естественного охлаждения таких установок вытекает из характера нагрузки вентилей ВУ (рис. 9). Максимальное значение пускового тока электропоезда поддерживается постоянным в течение 20-25 с. К концу пуска превышение температуры структуры вентиля над температурой окружающей среды достигает максимального значения. При дальнейшем разгоне ток вентиля плавно уменьшается и почти пропорционально ему снижается температура структуры вентиля. Температура медного основания корпуса вентиля на этапе пуска нарастает с меньшей скоростью и достигает своего максимального значения. В это время тепловое сопротивление группового охладителя минимально, так как скорость набегающего потока воздуха достигает наибольшего значения.

Прообразом ВУ типа УВП-5А, примененной на электропоездах ЭР9Е, явилась опытная установка УВП-5, установленная на моторном вагоне ЭР9М-32404 и находившаяся в эксплуатации в локомотивном депо Горький-Московский с 1974 г. Для этого на опытном моторном вагоне были демонтированы (рис.Ю.а): выпрямительная установка УВП-3, воздухоочистительные фильтры, вентиляционные короба и патрубки, вентилятор с вала расщепителя фаз, сглаживающий реактор СР-800, охладитель масла трансформатора, трубы гидросистемы охлаждения трансформатора. Вместо них смонтированы (рис. 10,6): выпрямительная установка УВП-5 с силовыми диодами таблеточной конструкции и естественным охлаждением, маслонаполненный сглаживающий реактор СРМ-800 (использована обмотка серийного реактора СР-800 без каких-либо изменений), охладитель масла трансформатора, новая гидросистема.

Охладитель масла трансформатора при движении электропоезда омывается потоком встречного воздуха.

Конструктивно установка УВП-5 представляет собой пыленепроницаемую камеру с односторонним обслуживанием, внутри которой на групповых охладителях размещены таблеточные лавинные диоды. Общее количество диодов в ВУ - 60 шт. В качестве таблеточных вентилей применены диоды BJ17-320 классов 10. 13. В опытной установке УВП-5 каждый вентиль от группового охладителя (общая алюминиевая плита с наружным оребрением) изолирован диском из полимерного материала, отличающимся высокой теплопроводностью и электрической прочностью.

В январе 1975 г. опытный моторный вагон введен в нормальную эксплуатацию с пассажирами на Горьковской ж.д.

В летних условиях на самом тяжелом маршруте движения электропоездов были проведены аэродинамические и сравнительные тепловые испытания. При этом определяли: эффективность работы охладителя масла трансформатора и сглаживающего реактора (СР) при охлаждении их набегающим потоком воздуха, уровень нагрева элементов ВУ, обмоток СР и силового трансформатора в условиях эксплуатации, влияние загрязнения ребер группового охладителя ВУ и поверхности охладителя масла трансформатора и СР на нагрев элементов трансформаторно-выпрямительного блока.

Тепловые испытания ВУ показали, что максимальное превышение температуры основания корпуса контрольного таблеточного диода над температурой окружающей среды t0CH. составило 29°С при трех параллель

-2Ûно соединенных ветвях вентилей в плече выпрямительного моста и 42°С -при двух (допустимое значение tOCH.=80°C).

Среднее за время движения значение t0CH. было 20,7°С при групповом охладителе не подвергавшемся чистке в течение 6 месяцев и 19,4°С -при очищенных ребрах охладителя.

Таким образом, загрязнение группового охладителя после пробега моторного вагона 80 тыс.км привело к незначительному увеличению среднего значения t0CH. всего на 1,3°С. На основании этого было принято решение периодическую очистку ребер группового охладителя в депо производить не чаще одного раза в 1-1,5 года, т.е. только на плановых текущих ремонтах ТР2 и ТРЗ.

Тепловые испытания трансформатора и сглаживающего реактора показали, что максимальные превышения температур лимитирующих по нагреву обмоток не превосходят 45°С при допустимом значении 75°С. Максимальное превышение температуры масла над температурой окружающей среды не превосходило 18,5°С при допустимом значении 55°С.

Такой запас по нагреву обмоток СР и силового трансформатора объясняется, во-первых, тепловым запасом трансформатора ОЦР-1000/25 и, во-вторых, сравнительно большой поверхностью охлаждения примененного на опытном моторном вагоне охладителя масла трансформатора.

Положительные результаты эксплуатации опытного моторного вагона, пробег которого составил более 470 тыс.км, были доложены и одобрены в начале 1978 г. на локомотивной секции Научно-технического совета МПС СССР.

Накопленный опыт работы трансформаторно-выпрямительного блока с самовентиляцией позволил принять решение о серийном изготовлении и внедрении таких установок на всех электропоездах переменного тока ЭР9Е.

Применение трансформаторно-выпрямительного блока с естественным охлаждением снижает эксплуатационные расходы за счет уменьшения удельного расхода электроэнергии на тягу и собственные нужды на 1,4%, исключения расходов на обслуживание фильтров, уменьшения расходов на ремонт расщепителя фаз и технический уход ВУ. Эксплуатационные расходы на обслуживание ВУ типа УВП5 по сравнению с УВПЗ снижены на ТРЗ на 19,5%; на ТР2 - на 28,4%; на ТР1 - на 26,4%; на ТОЗ - на 24%.

Общий экономический эффект составил около 15 млн.руб. в год (в ценах 1998 г.).

6.Совершенствование конструкции преобразователей.

На электропоездах переменного тока, эксплуатирующихся на Горьковской ж.д., применены различные варианты конструкций выпрямительных установок (ВУ), различающихся количеством и типом вентилей, их характеристиками, расположением и способом соединения, что позволило обосновать основные направления их совершенствования.

Основные технические данные выпрямительных установок приведены в табл.3.

В них применялись вентили нелавинного типа ВК-2-200; ПВК200; ВК-200 (ТЕТ) классов 4 и 5.

На электропоездах ЭР9 выпрямительная установка типа ВУТ800 укомплектована 216 вентилями ВКД-200 или ВК-200 классов 4-5. Она содержит также большое количество вспомогательных элементов, имеющих болтовые и паяные соединения, неисправность которых снижает надежность всех преобразовательных устройств.

В табл.4 приведены относительные данные о неисправностях отдельных элементов ВУ и устройств защиты на электропоездах ЭР9 с 1964 по 1969 г.г. Многолетний анализ отказов показывает, что в системе «ВУ -устройства защиты» большее число неисправностей (61,3%) приходится на сами устройства защиты.

По предложению автора [7,8] в Локомотивном депо Горький-Московский в 1974-76 г.г. выпрямительные установки типа ВУТ-800 были модернизированы на всем парке электропоездов ЭР9. Количество последовательно соединенных вентилей в плечах выпрямительного моста определялось из условия и 2 где и2 и0б ' напряжение холостого хода на вторичной обмотке трансформатора на высшей ступени регулирования; об ' допустимое повторяющееся напряжение на вентиль. При этом запас по напряжению определялся не только коэффициентом Кгп, который учитывает повышение напряжения в тяговой сети на 16% (ГОСТ 10662-83) и повторяющиеся перенапряжения, кратность которых ограничивается устройствами защиты от перенапряжений, но и прибавлением в последовательную цепь дополнительного вентиля. Это обеспечивает запас электрической прочности и работоспособность выпрямительной установки при пробое одного вентиля в плече преобразователя при отсутствии устройств защиты от пробоя вентилей.

Выпрямительная установка укомплектована 84 лавинными вентилями классов 10-12. Упрощена конструкция кассет открытого типа, для изготовления которых использованы только элементы серийной установки. Кассеты с вентилями изготовлены двух типов. Они состоят из боковых металлических стоек, стянутых двумя изолированными шпильками. Алюминиевые охладители с вентилями от корпуса и между собой изолированы ге-тинаксовыми прокладками.

Для обеспечения максимального принудительного охлаждения кассет с вентилями вентиляционный канал частично перегорожен сверху и снизу с учетом поверхности обдува ребер охладителей и корпусов вентилей.

Повышение класса и качества вентилей, улучшение их технических характеристик позволило упростить дополнительные устройства защиты выпрямительных установок.

Из схемы модернизированных вагонов отключены устройства защиты от пробоя вентилей.

На каждом плановом ремонте введена обязательная проверка состояния всех вентилей специальным измерительным прибором, разработанным с участием автора.

Модернизация выпрямительных установок повысила надежность работы электропоездов (число отказов в период между плановыми ремонтами снизилось почти в 20 раз), позволила снизить удельный расход электрической энергии на тягу поездов на 0,7%, а также сократить эксплуатационные затраты за счет снижения трудоемкости ремонтов и осмотров:

ТРЗ на 53,5 чел.ч. (26,4%)

ТР2 на 31,9 чел.ч. (30,4%)

ТР1 на 5,1 чел.ч. (28%)

ТОЗ на 1,2 чел.ч. (21%)

Общий годовой экономический эффект на Горьковской ж.д. дорог составил около 3 млн. руб. (в ценах 1998 г.).

7.Совершенствование технологии ремонта оборудования электропоездов.

Локомотивное депо Горький-Московский эксплуатирует электропоезда переменного тока с 1962 г. В настоящее время оно является базовым предприятием по капитальному и текущему ремонтам электросекций на Горьковской ж.д.

Приписной парк электросекций составляет 236 ед. Распределение электросекций по пробегам представлено на рис 11. Около 30% электросекций выработало свой ресурс и требуют капитально-восстановительного ремонта.

Текущие ремонты в объемах ТР2 и ТРЗ производят в цехе на шести специализированных позициях с разграниченной номенклатурой и минимальной трудоемкостью выполняемых работ.

Такая организация ремонтов позволяет выполнять качественно все работы с минимальным простоем электросекций в депо.

Ремонт электрооборудования производят в специализированных отделениях: электромашинном, электроаппаратном, оснащенных необходимым технологическим оборудованием и испытательными стендами.

Для проверки электрооборудования эффективно используется испытательный комплекс. Он включает: станцию стендовых и высоковольтных испытаний тяговых электродвигателей (ТЭД) и вспомогательных электрических машин (испытательная станция); импульсную установку для проверки изоляции якорей ТЭД; высоковольтную установку для проверки электрической прочности изоляции тяговых трансформаторов, сглаживающих реакторов, высоковольтных выключателей, рукавов токоприемников, а также определения параметров вилитовых разрядников и нелинейных резисторов.

Испытательная станция расположена в депо между отделениями по ремонту ТЭД, трансформаторов и сглаживающих реакторов. Оборудование расположено в два яруса и позволяет на одном испытательном поле проводить поочередно либо стендовые, либо высоковольтные испытания.

При проведении контрольных испытаний для крепления ТЭД используются малогабаритные опорные рамы, они изготовлены из поперечных балок рамы тележки моторного вагона вместе с упорами для клиньев крепления опорных кронштейнов двигателя. После ремонта двигатели с насаженными на их валы фланцами устанавливают на рамы и соединяют между собой резинокордной муфтой. В процессе испытаний проверяют не только параметры двигателей, но и качество посадки фланцев на валы двигателей.

Испытание ТЭД проводят по способу взаимной нагрузки. В схеме испытаний в качестве вольтодобавочной машины (ВДМ) используют статический преобразователь, состоящий из разделительного трансформатора, выпрямительного моста и трехфазного индукционного регулятора. Применение статической ВДМ позволяет получить необходимый пульсирующий ток частотой 100Гц., близкий по форме кривой к току на выходе выпрямительной установки электропоезда в эксплуатации. В качестве линейного генератора в схеме испытаний использован ТЭД РТ-51Д, тот же, что применяется на электропоезде, с приводом от асинхронного двигателя и независимым возбуждением.

Для выявления в обмотках якорей ТЭД обрывов, межвитковых замыканий, замыканий на корпус применяют импульсную установку (проект А. 1590 ПКБ ЦТ МПС).

В этом случае испытуемый якорь устанавливают на токарный станок, на котором производится его обточка. Затем якорь ограждают специальными щитами с защитными блокировками. Коллекторные пластины якоря подключают к импульсной установке через контактные щетки, расположенные в дугообразном изолированном держателе, который крепится над коллектором с помощью специального кронштейна, установленного в резцедержателе токарного станка. Импульсная установка, электронный осциллограф располагаются на металлическом стеллаже рядом с токарным станком и соединяются с контактной щеткой дугообразного держателя высоковольтным проводом. После включения импульсной установки, плавно повышают выходное напряжение до уровня, при котором на экране осциллографа возникает изображение повторяющегося затухающего колебательного процесса. По полученной осциллограмме можно судить о состоянии обмотки якоря ТЭД.

Контроль изоляции машин и аппаратов производят с помощью высоковольтного оборудования (проект А.597 ПКБ ЦТ МПС), расположенного на втором ярусе станции. Оно содержит три испытательные цепи: 0. 12 кВ переменного тока; 0.100 кВ переменного тока; 0.30 кВ постоянного тока. Испытуемый объект подключают к источнику высокого напряжения на испытательном поле с помощью специальных соединительных шин.

Электрические параметры нелинейных резисторов ВНКС-25М проверяют, подключая их к источнику постоянного напряжения. Контакты в электрической цепи проверяют пропусканием тока через нелинейные элементы при постоянном напряжении 500 В. Ток при этом должен быть не менее 1,5 мА. При постоянных напряжениях проверяют токи утечки, на основе которых рассчитывают коэффициент нелинейности.

Ток утечки имеет нелинейную зависимость от величины приложенного напряжения рис. 12.

Коэффициент нелинейности для заданных значений напряжения можно определить 0,097 где 1Ь 12 - токи утечки при постоянных напряжениях 12 кВ и 15 кВ.

-Z5~

Автором рассмотрены значения коэффициента нелинейности (табл.5) по результатам испытаний с учетом допустимых изменений токов утечки (в пределах контура abed на рис. 12).

Вилитовые разрядники РВЭ25 испытывают групповым методом, располагая их по кругу до 10 штук. В центре испытательной площадки на опорном изоляторе расположена вращающаяся изолированная штанга с контактным устройством. К контактному устройству присоединяют гибкий провод от зажима высоковольтной шины испытательной цепи. В процессе испытаний сначала проверяют ток проводимости при напряжении 2В кВ постоянного тока. Он должен быть не менее 300 мкА и не более 650 мкА. Величину пробивного напряжения разрядника проверяют с помощью специального электронного устройства (рис. 13). Оно выполнено на бесконтактных полупроводниковых элементах и позволяет автоматически повышать напряжение за время не более 0,5 с и отключать ток пробоя разрядника за 0,01 с.

В устройство входят последовательный К1 и параллельный К2 ти-ристорные ключи, генератор импульсов ГИ и блок управления БУ тиристорами, переключатель вентильных разрядников ПВР, электронное токовое реле ЭТР, импульсный преобразователь ИП и цифровой вольтметр ЦВ.

Регулятор напряжения состоит из последовательного Tl, Т2 и параллельного ТЗ, Т4 тиристорных ключей. Через балластный резистор RB 2,2 Ом он подключен к автотрансформатору Атр. Выходное напряжение регуляторов через переключатель ПВР подается на обмотки испытательных трансформаторов НОМ25 или ОМС 10/10. К обмоткам высокого напряжения испытательных трансформаторов подсоединяют испытательные разрядники. Последовательно с разрядниками включены первичные обмотки трансформаторов тока ТТ1 или ТТ2. Вторичные обмотки трансформаторов тока подключены к входам электронного токового реле ЭТР. Тиристорами Tl, Т2 и ТЗ, Т4 управляют с помощью генератора импульсов ГИ. После запуска устройства генератор импульсов вырабатывает сигналы управления тиристорами в начале каждого полупериода питающего напряжения.

Тиристоры Т1 и Т2 последовательного ключа К1 открываются в течение каждого полупериода после подачи импульсов управления. Тиристоры ТЗ и Т4 параллельного ключа К2 в первый полупериод питающего напряжения полностью открыты и напряжение на обмотке НН трансформатора НОМ25 равно нулю. В последующие периоды тиристоры ТЗ и Т4 плавно закрываются и напряжение на обмотке НН трансформатора НОМ растет.

Контроль величины напряжения пробоя разрядника ведут по цифровому вольтметру. Для исправного разрядника пробивное напряжение должно быть в пределах 54.70 кВ. В случае, если после подачи и повышения напряжения разрядники не пробились, блок управления отключает ГИ, и напряжение снимается с сигнализацией о неисправности разрядника.

Использование испытательного комплекса позволяет: -проводить весь объем испытаний, предусмотренный правилами ремонта; -сократить занимаемую в цехе депо площадь под испытательное оборудование;

-уменьшить время для проведения испытаний;

-получить экономию электроэнергии для проведения испытаний.

8.0сновные результаты работы.

1. В качестве критериев для оценки и выбора преобразователя для электропоезда постоянного тока выбраны потери мощности и к.п.д. преобразователей для режимов тяги и рекуперативного торможения.

2. Для модернизации электропоездов постоянного тока с двигателями 750 В при постоянном последовательно-параллельном соединении в две группы или с двигателями 1500 В при их параллельном соединении наиболее приемлемым является преобразователь-делитель.

3. Значения действительных скоростей устойчивого рекуперативного торможения зависят от действительных значений коэффициента заполнения, определяемых системой управления преобразователя.

Верхний предел скорости устойчивого рекуперативного торможения зависит также от места расположения электроподвижного состава в пределах фидерной зоны. Соответствующие расчетные зависимости приведены в диссертации.

4. Разработано устройство для регулирования тягового двигателя в режиме рекуперации, которое обеспечивает устойчивость режима рекуперации в зоне скоростей выше критических, а также плавное регулирование возбуждения в широком диапазоне скоростей.

5. На основе проведенных тепловых испытаний и длительного опыта работы трансформаторно-выпрямительный блок с самовентиляцией рекомендован для внедрения на серийных электропоездах переменного тока ЭР9Е.

6. Конструкции преобразователей, состоящих из унифицированных узлов на базе циклоустойчивых таблеточных вентилей, групповых охладителей с естественным охлаждением, прижимных устройств и др. могут быть применены как для электропоездов переменного тока, так и для электропоездов постоянного тока.

7. Экономический эффект от внедрения на электропоездах переменного тока трансформаторно-выпрямительного блока с естественным охлаждением определяется повышением надежности работы выпрямительных установок, уменьшением количества внеплановых ремонтов преобра

-г?" зовательных устройств, сглаживающих реакторов и расщепителей фаз, уменьшением удельного расхода электроэнергии на тягу поездов и собственные нужды, а также уменьшением эксплуатационных затрат на обслуживание устройств и составляет около 15 млн. руб. в год (в ценах 1998 г.).

8. Использование усовершенствованного испытательного оборудования позволяет проводить весь объем испытаний, предусмотренный правилами ремонта, повысить точность контролируемых параметров, уменьшить время и сократить затраты на проведение испытаний.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Устройство, эксплуатация и ремонт электропоездов. М.М. Авдеев, О.Ф. Горнов, Е.В. Горчаков, В.А. Гут, М.А. Костюковский, С.И. Осипов. -М.: Высшая школа, 1970, -279 с.

2. Электропоезда переменного тока. М.М. Авдеев, В.А.Гут, В.И. Томчук, В.А. Хряев. - М.:, Транспорт, 1973, - 431 с.

3. Электропоезда переменного тока. М.М. Авдеев, В.А.Гут, В.И. Томчук, В.А. Хряев. - М.: Транспорт, 1985, - 368 с.

4. A.c. № 412034 Устройство для регулирования тягового электродвигателя в режиме рекуперации. A.B. Каменев, В.А. Гут. Опубл. 17.03.74, Бюл.,№3.-с. 62.

5. Каменев A.B., Гут В.А.,. Выбор системы широтно-импульсного регулирования для электропоездов постоянного тока. // Вестник ВНИИЖТ. -1973,-№6,-с. 1-6.

6. Каменев A.B., Гут В.А. Стабилизация процесса рекуперативного торможения при импульсном управлении ТЭД постоянного тока. // Труды ВНИИЖТ. - 1978. - вып. 596, - с. 46-52.

7. Модернизация выпрямительных установок электропоездов переменного тока ЭР-9. М.М. Авдеев, В.В. Берент, В.А. Гут , Л.Н. Скоков, В.И. Томчук, А.Ф. Федоров. // Информационные материалы Горьковской ж.д. -1975.-№4961.

-288. Гут В.А., Берент В.В. Модернизация выпрямительных установок электропоездов ЭР-9. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1977. - № 11,-с.28.

9. Применение силовых полупроводниковых вентилей и тиристоров на ж.д. транспорте. Тез. докл. / Всесоюзная научо-техническая конференция. -Таллинн. 1966. - 42 с.

Ю.Тихменев Б.Н., Рубчинский З.М., Гут В.А. Исследование усовершенствованных узлов опытного импульсного преобразователя на электросекции постоянного тока. Информационное письмо ВНИИЖТ. Тема НИР 108-ЭЛ-75, р. 16. - М.: 1975

11. Трансформаторно-выпрямительный блок с самовентиляцией. Б.И. Хомяков, A.B. Ковальская, C.B. Покровский, В.А. Гут, A.A. Сергеев, О.Г. Чаусов. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1978. - №7. - с.43-45.

12. Гут В.А. Исследование импульсного преобразователя для электропоезда постоянного тока: Тез. докл. / XXIX научно-техническая конференция кафедр ХабИИЖТ с участием работников железных дорог. - Хабаровск, 1975. - с.18.

13. Гут В.А. Импульсное регулирование напряжения на электропоезде постоянного тока: Тез. докл. /' XXIX научно-техническая конференция кафедр ХабИИЖТ с участием работников железных дорог. - Хабаровск, 1975.-c.17.

14. Гут В.А. Тиристорный импульсный преобразователь для электропоезда постоянного тока: Тез. докл. / Научно-практическая конференция Горьковского политехнического института. - Горький, 1979. - с. 14.

15. Гут В.А., Войлиненко И.И. Приспособление для заливки электролита. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1967. -№8. - с. 16.

16. Гут В.А., Зотов В.И. Стенд проверки электроинструмента. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1969. - №4. - с. 17.

17. Гут В.А., Кудряшов Ю.Д. Зарядный агрегат электропоезда ЭР-9п. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1969. - №9. - с. 17-19.

-£918. Гут В.А. Совершенствование системы обслуживания пригородных электропоездов в локомотивном депо Горький-Московский. Экспрессинформация, серия «Локомотивы и локомотивное хозяйство», ЦНИИ

ТЭИ МПС,- 1987. - вып. 4. - с. 28.

19. Гут В.А. Ремонт и диагностика электроаппаратов. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1988. - № 1.-е. 34.

20. Гут В.А. Гусев В.И., Фадеев C.B. Электрическое торможение на электропоездах ЭР-9т. //Локомотив. - 1994. - №7. - с. 26-31.

21. Гут В.А., Михалев A.B., Кудряшов Ю.Д. Схема питания цепей управления и заряда батарей. // Локомотив. - 1995. - № 3.- с. 35-37.

22. Гут В.А. Определение параметров нелинейных резисторов. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1977. - № 5. - с. 16.

23. Гут В.А., Хряев В.А. Испытательная станция для оборудования электропоездов. . // Электрическая и тепловозная тяга. - 1979. - № 10.-е. 2728.

24. Гут В.А. , Фадеев C.B., Слепнев С.С. Станция стендовых и высоковольтных испытаний. // Локомотив. - 1995. - № 9 - с. 25-27.

25. Гут В.А., Фадеев C.B. Импульсная установка для проверки якорей тяговых двигателей. //Локомотив. - 1999. - № 4.- с. 34-35.

26. Гут В.А., Фадеев C.B. Испытательный комплекс для проверки электрооборудования электропоездов переменного тока. Тез. докл. / Четвертая межвузовская научно-методическая конференция РГОТУПС (ВЗИИТ). - М., 1999. - с.86-88.

Таблица 1

Тип преобразователя Диапазон регулирования Коэффициент преобразования - Кп Установленная мощность вентилей Рв Коэффициент установленной мощности - Кв

Инвертор-выпрямитель 1 6,71Щ2 6,71

Вентильный прерыватель I 2 4 и2Ь 4

1 2Щ2 2

Преобразователь-делитель 1 2 1 з ил ги212 3 2

Таблица 2

Диапазон регулирования Контур Яш, ЯС РТ119 ик-1500в; 1дв=415А РТ118 ик-750в; 1дв=580А УРТ110 Ш-1500в; 1дв=200А тяга рекуперация тяга рекуперация тяга рекуперация

Прерыватель Л,(0.1) нет 0,98 0,97 0,97 0,96 0,988 0,98 есть 0,969 0,959 0,951 0,93 0,973 0,968

Прерыватель Л (0.Д5) нет 0,94 0,93 0,94 0,93 0,95 0,94 есть 0,927 0,91 0,927 0,91 0,94 0,929

Преобразователь-делитель Нет 0,97 0,96 0,97 0,96 0,978 0,965 есть 0,96 0,945 0,961 0,929 0,969 0,964

Серия Тип ВУ Количество вентилей Класс п/п всего Птос., вентиля

1. ЭР9 ВУТ-800 216 16 3 4

2. ЭР9 ВУТ-800м 84 6 3 7

3. ЭР9п УВП-1 144 10 3 6

4. ЭР9м УВП-3 84 6 3 7

5. ЭР9е УВП-5 60 4 3 10

6. ЭР9е УВП-5А 36 4 2 10

7. ЭР9т В-ОПЕД-400-1,65 16 3 1 24

Табл. 4 п/п Неисправность % от общего числа

1. Выпрямительных установок 34,6

2. Блоков датчиков 4,1

3. Ложные срабатывания устройств защиты 16

4. Отключающих аппаратов 12,5

5. Реле в блоках защиты 14,6

6. Элементов электроники 9,6

7. Органов управления, блоков питания 8,6

100%

Табл.

Ток утечки. мА. при напряжении 1 2 «В 1 "Гох утечки. мЛ. при напряжении 15 кВ

1м 21 22 23 24 25 , 26 27 28 29 30

7,6 0.2] 0.20 0.1-9 0,19 0,18' 0.18 „ 0,17 ' , 0,17 <¡.'16 ' 0,16 0,15

7,5 0.23 0.22 0,20 ' 0,20 0,19 ! 0,19 0,18 0.17 0.(7 1 0,17 0,16

8,0' 0.24 0,23 0,22 0,21 0,20 0.20' 0,19 0,18 0,19 ■ 0.17 0,17

8,5 0,26 0.25 0,23 0,22 0,22 0,-21 0,20 0,19 ' 0,19 , ' 0,16 0.18

9.0 • 0,28 0.26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0.20 0,20 0,19 0,19

9,5 0,30 0,28 0,27 0,25 0,24 0,23 0,22 0.21 0,20 0,20 0.19

10,0 0,32 0,30 0,28 0,27 0.25 0,24' 0,23 0,22, 0,22 0,21 0,20

10,5 0.35 0,32 0,30 0,29 | °'27 0,26 0,25 0.24 0,23 0,22 0,21

11,0 0.38 0.35 0.32 0,30 0.29 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22

1 1,5 0,40 0.37 0,34 0.32 0,30 0,29 0,27 0.26 0,25 0,24 0,23

12,0 0.44 0.40 0,37 0,35 0,32 0,31 0,29 0,27 0,26 0,25 0,24

Рис. 1 Упрощенные схемы тиристорных преобразователей постоянно-постоянного тока: 1 ' а - автономный инвертор-выпрямитель; 1 , б - вен тильный прерыватель; ' [ в - тиристорный преобразователь-делитель

-зъ

Рис.З Схема распределения потерь мощности в элементах преобразователя: 1 - входной фильтр; 2 - вентили; 3 - коммутирующие устройства: 4 - выходные сглаживающие устройства; 5 - тагОвые двигатели; ' 6 - цепи собственных нужд.

Рис 4. Зависимость скорости электропоезда V от коэффициента заполнения импульсного цикла

-ЗГ

Рис. 5 Схема ИРТ с самовозбуждением (а), напряжение на зажимах приемника фидерной зоны (б). тягового электродвигателя энергии в пределах

Рис 7. Схема ИРТ с устройством стабилизации процесса рекуперации и регулирования возбуждения

Рис.8. Принципиальная схема силовых цепей опытной электросекции ЭР2И-ЦНИИ с импульсным регулированием напряжения в режимах тяги и электрического торможения.

Рис.9. Характер нагрузки Диода и 'изменение его температурного режима при эксплуатации:-' 1 и : . , г .'

1 - ток диода; 2 - превышение температуры основания диода над окружающей средой; 3 - тоже температуры р-п перехода диода; I - цуск; II - разган; III -торможение; IV - стоянка. 1

Рис. 10. Системы охлаждения основного, оборудования на моторном вагоне электропоезда ЭР9Д с принудительным, обдувом >(а) и с самовентеляцией (б): , '."',''

1 , ■ I

I - филыры; 2 - вентилятор; 3 - расщепитель, фаз; 4 - выпрямительная установка УВПЗ; 5 - сглаживающий реактор; 6 - силовой трансформатор; 7, - насос трансформатора; 8 - плоские краны; 9 - охладитель масла трансформатора; 10 -выпрямительная установка УВП5; 11 - сглаживающий реактор СРМ-800. ,

Рис. (2. Токи утечки нелинейного резистора.