Повышение энергетической эффективности работы электровозов переменного тока

Одной из важнейших задач в соответствии со Стратегией научно-технического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 является снижение удельного расхода электроэнергии электроподвижным составом и повышение его энергетической эффективности. Работающие сегодня отечественные электровозы переменного тока имеют неудовлетворительные энергетические показатели как в режиме тяги, так и в режиме рекуперативного торможения. В режиме рекуперации происходит значительное потребление реактивной мощности электровозом из тяговой сети, и вследствие этого коэффициент мощности имеет крайне низкий показатель, который не превышает значения 0,65 на высшей зоне регулирования напряжения. Наличие блоков балластных резисторов в силовой цепи, которое связано с принятым законом управления инверторами, не только ограничивает область тормозных характеристик электровоза, но и значительно снижает величину отдаваемой электроэнергии в контактную сеть. В данной статье авторами предлагается современный подход к решению вопроса энергетической эффективности электровоза в режиме рекуперации, а именно, применение выпрямительно-инверторного преобразователя на базе IGBT-транзисторов и разработка способа реализации рекуперативного торможения без блоков балластных резисторов с обеспечением статической устойчивости данного режима. С целью аналитического доказательства работоспособности данного способа были рассчитаны и построены внешние характеристики инвертора на базе IGBT-транзисторов, положительный наклон которых свидетельствует о возможности реализации режима рекуперативного торможения без балластного сопротивления. На разработанной имитационной модели электровоза переменного тока 2ЭС5К в среде «МatLab Simulink», работающего в режиме рекуперативного торможения, были получены и проанализированы кривые электромагнитных процессов, протекающих в силовой цепи электровоза.