Энергоэффективный электровоз

На Новочеркасском электровозостроительном заводе идет сборка электровоза 3ЭС5К №879 с опытными преобразователями. Серийное изготовление данного типа электровозов позволит получить экономическую выгоду при изготовлении, повысить коэффициент мощности и снизить потребление электроэнергии при эксплуатации.

Для Российских железных дорог программой "Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2030 года" поставлены задачи по внедрению ресурсосберегающих технологий и новых технических средств. В настоящий момент проблема снижения эксплуатационных расходов железных дорог остается актуальной.

Применение тиристоров в выпрямительно-инверторных преобразователях (ВИП) электровозов ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1в/и, 2(3,4)ЭС5К дало возможность создать бесконтактные многозонные силовые схемы, позволяющие плавно регулировать напряжение на тяговых двигателях.

Однако, эксплуатация этих электровозов происходит с недостаточно высоким коэффициентом мощности в режиме тяги. В номинальном режиме коэффициент мощности электровозов 2(3,4)ЭС5К не превышает значения 0,84. Низкий коэффициент мощности повышает затраты электроэнергии на тягу поездов. Так, ежегодные финансовые затраты ОАО "РЖД" на приобретение электроэнергии имеют увеличенную динамику и составят к 2020 г. в целом по сети 138 млрд руб. Из них непосредственно на тягу поездов будет расходоваться 114,3 млрд руб. - 82,2%. Это обуславливает актуальность и экономическую значимость проблемы.

Одним из путей решения этой проблемы является применение одновременной коммутации тока тиристоров ВИП и разрядного диодного плеча, подключенного параллельно цепи выпрямленного тока на электровозах 2(3,4)ЭС5К.

В 2014 году учеными ИрГУПС (г.Иркутск) совместно с работниками локомотивного депо Иркутск- Сортировочный ВСЖД был модернизирован электровоз ВЛ80Р №1829. В силовой схеме электровоза параллельно цепи выпрямленного тока ВИП 4000 было включено разрядное диодное плечо. Во время испытаний электровоз работал в режиме тяги на 1, 2, 3 и 4-й зонах регулирования с токами двигателей до 800 А. Работа блоков управления и ВИП 4000 проходила без сбоев в соответствии с новым алгоритмом управления ВИП. В результате опытных поездок были получены следующие результаты:

- коэффициент мощности электровоза в среднем повысился на 4%,

- потребление электрической энергии тяговыми двигателями снизилось в среднем на 6%.

Во исполнение мероприятий по совершенствованию конструкции электровозов 2(3,4)ЭС5К на 2016-17 гг. на НЭВЗе при поддержке ЦТ ОАО "РЖД" было принято решение об изготовлении энергоэффективного электровоза 3ЭС5К. Предприятие ОАО "Электровыпрямитель" (г.Саранск) совместно с учеными ИрГУПС разработало, а впоследствии изготовило, провело стендовые испытания и сертифицировало опытный преобразователь ВИП 4000Д с уменьшенным количеством тиристоров и разрядными диодами. Специалисты ЛЭС разработали программное обеспечение МСУД-Н для управления этим опытным преобразователем.

В соответствии с мероприятиями по совершенствованию конструкции электровозов 2(3,4)ЭС5К на 2017-18 гг. работы НЭВЗа по изготовлению электровоза 3ЭС5К с преобразователем ВИП 4000Д были продолжены. В IV квартале 2017 года завод изготовил и поставил в ВЭлНИИ стенд для проведения аэродинамических испытаний опытного преобразователя. По результатам вышеуказанных испытаний конструкторами ВЭлНИИ были внесены изменения в конструкторскую документацию блока мотор-вентилятора охлаждения преобразователя ВИП 4000Д.