Системный анализ технологии энергетического обеспечения тяги поездов
Анализ работы основных силовых агрегатов электрической тяги поездов направлен на совершенствование энергетического обеспечения вождения тяжеловесных и высокоскоростных поездов для повышения пропускной и провозной способности железной дороги. Предложенный системный анализ эффективности электрической тяги основан на применении уточненного закона сохранения энергии в электромагнитном поле, новых энергетических характеристик силовых агрегатов и использовании спектрального анализа напряжения, тока в контурах электрической цепи. Исследованием электрической тяги на постоянном токе высокого напряжения с применением на тяговых преобразовательных подстанциях трехфазных двенадцатипульсовых выпрямителей последовательного типа подтвержден высокий уровень показателей качества электрической энергии на вводе. Коэффициент искажения синусоидальности кривой фазного напряжения на первичной обмотке преобразовательного трансформатора равен 0,71 %. Нечетные гармонические составляющие фазного тока в обмотках преобразовательного трансформатора подстанции до 19-й гармоники превышают 1 % от тока первой гармоники, сдвинуты по фазе на углы близкие к 90 или 270 электрических градусов относительно одноименных гармоник фазного напряжения и формируют соответствующие реактивные мощности. С применением вторичных обмоток, соединенных по схеме «треугольник», гармоники фазного тока кратные трем превосходят по величине другие гармонические составляющие тока и способствуют загрузке дополнительным током системы внешнего электроснабжения. Исследованием электрической тяги с применением трехфазных выпрямителей конструкции Иркутского государственного университета путей сообщения показана возможность снизить на 4,4 % потребление активной мощности из системы внешнего электроснабжения. Коэффициент искажения синусоидальности кривой фазного напряжения на первичной обмотке преобразовательного трансформатора составляет 0,6 %. В качестве нагрузки тяговых преобразовательных подстанций, расположенных на расстоянии 50 км, применена тяга трех соединенных поездов суммарной массой 22 500 т со скоростью 50 км/ч в середине межподстанционной зоны. Загрузка контактной подвески током не более 947,5 А позволяет не изменять сечение токоведущих проводов контактной подвески, которая в основном применяется в контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ, 50 Гц. Коэффициент полезного действия электрической тяги поездов повышается на 3,5 % по сравнению с тягой двенадцатипульсовыми выпрямителями напряжением 37,1 кВ.