Техника - молодёжи 1984-09, страница 36

возов МПС у автора этих строк было двойственное состояние. С одной стороны, находился как бы Восторженный, с другой - Скептик. У первого дух захватывало от проектной мощности электровоза — 10,8 МВт. Он живо представил, как этот 12-осный, двухсекционный гигант тащит за собой километровый тяжеловесный состав массой около 10 тыс. т. Скептик тем временем подсчитывал КПД проектируемой машины. Выходило, что он на 1— 1,5% ниже, чем у аналогичных электровозов с коллекторным двигателем. Восторженный привел весомый аргумент конструкторов: благодаря широкому применению средств автоматики обе секции будет обслуживать одна локомотивная бригада. Скептик тут же подметил : использование тиристорного моста и управляемого выпрямителя несколько усложняет преобразовательную установку...

Сотрудник отдела опытных электровозов МПС Н. Е. Шепилов примирил Скептика и Восторженного. Действительно, у асинхронного двигателя есть и плюсы и минусы. Но преимуществ у него намного больше. Чего стоит только один факт — стоимость бесколлекторных двигателей на 30% ниже стоимости коллекторных. Прибавьте сюда очень высокий коэффициент мощности.

Оказывается, при определении эффективности электровоза мало учитывать лишь КПД машины. Необходимо рассматривать систему «локомотив — контактная сеть» в целом. Здесь основным показателем как раз и является коэффициент мощности. А повысить его в значительной мере помогает совершенный преобразователь.

ЭФФЕКТИВНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Сейчас в Финляндии полным ходом идут стендовые испытания привода с тиристорным преобразователем. В чем же особенность проек тируемой системы? Тяговые асинхронные двигатели, которыми будут оснащены все тележки перспективного электровоза, получают ток от преобразовательной установки. Она состоит из выпрямителей на тиристорах, батареи демпфирующих конденсаторов и инвертора — тоже на тиристорах. Выпрямители позволяют поддерживать номинальное напряжение в системе независимо от колебаний напряжения (а они бывают значительными) в контактной сети.

С помощью конденсаторной батареи компенсируются возможные изменения величины тока, поэтому мощность на валу тягового двига

теля постоянна. Наконец, инвертор преобразует постоянный ток в переменный, причем автоматически обеспечивает оптимальные амплитуду и частоту. Благодаря такой конструкции преобразователя локомотив потребляет значительно меньше энергии из контактной сети. Он гораздо эффективнее при работе в режиме рекуперации. При переводе в процессе торможения и движения на спусках асинхронного тягового двигателя в генераторный режим в контактную сеть возвращается до 16% потребляемой энергии. _ Современные электровозы с коллекторными двигателями также рекуперируют энергию. Но она возвращается в контактную сеть «загрязненной» — сила тока и на пряжение не совпадают по фазе с аналогичными параметрами электричества, проходящего по проводам. Отсюда потери и резкое снижение коэффициента мощности.

Сравним: коэффициент мощности эксплуатируемых ныне электровозов не превышает 0,86, а у локомотивов с бесколлекторными двигателями и полупроводниковыми преобразователями он достигает 0,96—0,99, так что незначительные потери в КПД асинхронного двигателя с лихвой компенсируются за счет poi та эффективности системы «локомотив — контактная сеть».

Правда, преобразовательная уста новка усложняет конструкцию при вода. Но за счет чего? За счет осна щения ее управляемым выпрямителем, применение которого существенно повышает эффективность системы в целом, значительно упрощает ее обслуживание. Кстати, по мнению специалистов — сотрудников ВЭлНИИ, только за счет снижения эксплуатационных расходов экономия на один электровоз составит не менее 133 тыс. руб.

ДРУГИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Фирма «Кюми — Стремберг» проектирует преобразовательную уста новку, исходя из того, что унифицированным приводом будет обору дована каждая тележка электровоза. В этом тоже есть свой резон, поскольку узел становится, по существу, автономным. Поэтому наряду с созданием мощного гиганта, состоящего из двух шестиооных секций, конструкторы при необходимости смогут спроектировать машину с меньшим числом таких же тележек.

Примечательно, что оригинальна не только сама преобразовательная установка, но и составляющие ее узлы. Взять хотя бы систему масляного охлаждения. По словам представителя фирмы «Кюми —

Стремберг» в Москве Й. Касслина, финские специалисты предложили советским заказчикам такую систе му взамен воздушной не случайно. Главные аргументы такие. Силовая часть преобразователя защищена от проникновения пыли и грязи. Масло охлаждает конструкцию лучше воздуха. Значит, агрегат будет надежнее в эксплуатации, эффек тивяее в работе.

Есть и другие достоинства у системы масляного охлаждения. Во-первых, применяемое в ней силиконовое масло обладает высокими изолирующими свойствами. Во-вто-рых, она компактна. В-третьих, для охлаждения тиристорных элементов преобразователя используются трубопроводы, которые соединяются с приборами посредством самозапира ющихся и быстроразмыкающихся штуцеров. Таким образом, монтаж и демонтаж полупроводниковых блоков осуществляется без отключения и разгерметизации всей системы охлаждения. Такая конструкция очень удобна в эксплуатации.

Несколько слов о социальном аспекте. С внедрением асинхронных приводов с использованием полупроводников отпадет необходимость в такой довольно трудоемкой профессии, как моторист. Его заменит инженер-электронщик, причем весьма высокой квалификации.

НАДЕЖНОСТЬ И ЕЩЕ РАЗ НАДЕЖНОСТЬ

Стремление заложить в конструкцию нового электровоза современные, прогрессивные решения руководило создателями при проектировании всех узлов и агрегатов маши ны. Особенно отчетливо это проя вилось при выборе системы управ ления.

Советские и финские специалисты предположили оригинальную, простую и вместе с тем очень надежную схему. В ней предусмотрено четырехступенчатое поступление сигналов от контроллера машиниста поэтапно на блоки управления электровозом, тележками, осями. Высокую надежность системы обеспечивает то, что аппаратура одной секции полностью дублирует приборы другой. Так что при выходе из строя одного из блоков регулирования сигнал автоматически переключается на аналогичный узел, размещенный во второй секции.

Итак, разработка перспективного магистрального электровоза завершается. Впереди —- многосторонние испытания опытного образца, которые будут проведены на наиболее сложных участках железных дорог Урала и Сибири.

34