По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.33

Тяговое электрооборудование локомотива

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Рассмотрено выполнение тягового электрооборудования грузовых электролокомотивов (ЭЛ) производства фирм АВВ и Siemens, которые питаются от контактной сети 3 кВ постоянного тока и 25 кВ переменного тока. Основой тягового электропривода указанных ЭЛ являются асинхронные электродвигатели с редукторами на колесных парах, которые питаются от DC/AC-инверторов и DC/DC-конверторов. Показано, что для перспективных электролокомотивов на водородной тяге без контактной сети с использованием аккумуляторных батарей (АБ) и топливных элементов (ТЭ) мощность большинства маневровых электролокомотивов (МЭЛ) должна варьироваться в диапазоне от 1000 до 2000 кВт. Выполнен анализ использования ТЭ и АБ на железнодорожном транспорте для маневровых локомотивов МЭЛ и грузопассажирских поездов ГГП. Показано, что сила тяги локомотива определяется его мощностью и снижается с ростом скорости и массы состава. В результате мощность тяги 1000-2000 кВт достаточна для перемещения составов от МЭЛ со скоростью 4–5 км/ч. Из-за ограниченной электроемкости АБ и значительной длительности заряда (часы) применение ТЭ с длительностью заряда (минуты) в комбинации с АБ позволяет заменить дизельные локомотивы на электролокомотивы с водородной или гибридной тягой.

Литература:

1. Compact converter BORDLINE CC1500 DC(MS)_3kV. – URL: http://www./abb.com/railway

2. Преобразователи тяговые SIBAG. – URL: http://www.pab.sa.gov.ru

3. Водородная тяга. Обзор топовых проектов в сфере подвижного транспорта будущего. – URL: http://www.vgudok.com/.2022/04/

4. Потаева К., Волобуев А., Виноградов И. Водородные локомотивы могут быть дешевле дизельных. – URL: http://www.vedomosti.ru/.2022/04/

5. Методика тяговых расчетов (для промышленных электровозов). – URL: http://www. faufcc.ru/.2022/04/

6. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики электромобиля и электролокомотива // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 4. – С. 26–34.

7. Шульга Р.Н. Преобразователи частоты // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 1. – С. 3–11.

8. Шульга Р.Н. Преобразователи напряжения малой и большой мощности // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – В портфеле редакции.

9. Шульга Р.Н. Контроллеры DC/DC-конвертеров // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – В портфеле редакции.

10. Система передачи и распределения электроэнергии. Патент RU2543516 C2, МПК Н02j 3/36. Бюл. № 29, 20.10. 2013.

11. Григорьев С.А., Порембский В.И., Фатов В.Н., Самсонов В.О., Козлов С.И. Получение водорода электролизом воды. – URL: http://www.cuberleninka.ru/.2022/04/

12. Радченко Р.В., Мокрушин А.С., Тюльпа В.В. Водород в энергетике // Изд-во Уральского ун-та. – 2014. – 229 с.

13. Шульга Р.Н. Накопление и сохранение электроэнергии // Новости электротехники. – 2021. – № 1 (127). – С. 54–57.

14. Шульга Р.Н. Распределенная генерация с использованием водородной энергетики // Энергоэксперт. – 2021. – № 3 (79). – С. 22–26.

15. Шульга Р.Н. Преобразователи частоты // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 1. – С. 3–11.

16. Шульга Р.Н. Силовые полупроводниковые приборы для электроэнергетики // Оперативное управление в электроэнергетике. – 2022. – № 1. – С. 5–13.

17. Шульга Р.Н., Путилова И.В. Мультиагентные системы постоянного тока с использованием ВИЭ и водородных топливных элементов // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), 2019; 04-06:65-82.

18. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Путилова И.В. Арктика: Экология и водородная электроэнергетика // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), 2019; 07-09:43-61.

Наиболее перспективным направлением повышения эффективности электролокомотивов является перевод их тягового электропривода от контактной сети с постоянного тока напряжением 3 кВ на переменный ток напряжением 25 кВ с использованием DC/DCконверторов и DC/AC-инверторов. Кроме того, все больше расширяется сфера применения водородных и электрохимических накопителей электроэнергии в виде соответственно топливных элементов (ТЭ) и аккумуляторных батарей (АБ) с отказом от контактной сети или дизельгенераторов.

В связи с тем, что железнодорожный транспорт является наряду с энергетикой одним из самых устойчивых и консервативных направлений, в работе анализируются структуры и виды существующего тягового электрооборудования ведущих фирм АВВ, Siemens и др., которые отражены в [1–4]. Эти структуры и требования отечественных стандартов и правил, например, отраженных в [5], должны быть учтены при переходе к электролокомотивам на водородной тяге без контактной сети с использованием аккумуляторных батарей (АБ) и топливных элементов (ТЭ), приведенных в [6–9]. Библиографический перечень [10–13] охватывает проблему водородного накопления, вопросы преобразования электроэнергии отражены в [14–18].

Цель настоящей работы состоит в выборе структуры и оценке тяговых характеристик современных электролокомотивов с водородной и гибридной тягой.

Электрооборудование грузового электролокомотива (ЭЛ) BORDLINE CC1500 DC(MS)_3kV разработки фирмы АВВ выполнено в виде компактных конвертеров DC/DC и DC/AC, установленных в шкафу модульной конструкции повышенной надежности и оптимизируемой стоимостью жизненного цикла. Указанный шкаф размещается в кабине машиниста и получает питание от контактной сети 3 кВ через распределительное устройство с выключателями и фильтр, как показано на рис. 1. На рис. 1 представлена структурная схема тягового электропривода ЭЛ BORDLINE CC1500 DC_3kV. На рис. 1 принимаются следующие обозначения: РУ – распределительное устройство; фильтр – в составе дросселя и конденсатора; И1 – тяговый инвертор; К1 – конвертор блока тормозных сопротивлений; К2 – конвертор вспомогательного питания (ВСП).

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Тяговое электрооборудование локомотива. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: