О нас Новости Реклама Партнёры Контакты
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА
Учредители
Наши рекламодатели

    Тяговый электропривод с бесколлекторными двигателями

    За рубежом Мнение Экономика Право Ж/д транспорт Водный транспорт Безопасность Инновации Авиатранспорт Автотранспорт Строительство Пасс. транспорт Логистика Официально История Международный опыт ВСМ Кадры Образование Экология За рубежом Морской транспорт Маглев Аналитика Футурология Инфраструктура Госполитика С Новым годом!

    Тяговый электропривод с бесколлекторными двигателями
    В истории техники известны примеры, когда появление новых технических устройств и технологий вызывало поистине революционные изменения. Такой мощный прорыв породило и широкое использование бесколлекторных электродвигателей в тяговом электрическом приводе на железных дорогах. К сожалению, Россия до сих пор остается на обочине этого столбового пути, открывающего небывалые возможности для создания высокоскоростных составов новых поколений…
    Практически вся история электрических железных дорог и дизельных локомотивов с электрической передачей связана с использованием коллекторных тяговых электродвигателей: ведь они имеют благоприятные для железнодорожного подвижного состава тяговые свойства — так называемую «мягкую» характеристику.
    Развитие электрической тяги сопровождалось ростом общей мощности локомотивов и повышением единичной мощности двигателей. Последнее обстоятельство особенно существенно для скоростного и высокоскоростного движения. Причем по габаритной мощности в сравнении с коллекторными двигателями преимущество имеют бесколлекторные: синхронные, вентильные, асинхронные.
    Замена тяговых двигателей постоянного тока трехфазными асинхронными машинами с плавным регулированием частоты и напряжения посредством электронных преобразователей явилась качественно новым направлением в электрической тяге. Оно позволило:
    поднять мощность на одну движущую колесную пару до 1200 кВт и более при сохранении допустимой нагрузки от колесной пары на рельсы;
    увеличить коэффициент тяги на 15–20% путем электрического спаривания движущих осей;
    сократить отказы работы локомотивов из за выхода из строя тяговых двигателей не менее чем в два раза;
    снизить на 10–15% эксплуатационные расходы на содержание электрооборудования электроподвижного состава;
    уменьшить динамическое воздействие на экипаж и железнодорожный путь вследствие снижения массы двигателя на 30–40%;
    снизить долю сложных и малопривлекательных работ по ремонту тяговых двигателей, высвободить часть рабочей силы и поднять общий уровень культуры технического обслуживания подвижного состава;
    перейти к созданию скоростного и высокоскоростного электроподвижного состава нового поколения.
    Пионерные работы немецких, французских, японских специалистов в области асинхронных тяговых двигателей заложили фундамент для бурного развития в 1980–1990 е годы тягового подвижного состава третьего и четвертого поколений и способствовали практическому осуществлению программы скоростного и высокоскоростного движения.
    Сегодня основными типами преобразователей для электроподвижного состава являются:
    однофазные выпрямители (неуправляемые — диодные и управляемые — тиристорные); однофазные инверторы, ведомые сетью и, как правило, совмещающие функции управляемого выпрямителя (в режиме тяги) и зависимого инвертора (в режиме рекуперативного торможения);
    импульсные преобразователи постоянного тока;
    автономные инверторы напряжения и тока для питания бесколлекторных двигателей; трехфазные выпрямители для тепловозных электрических передач. В зависимости от применяемой приборной базы(диодов, тиристоров, силовых транзисторов), электрические схемы, тягово-энергетические и массово габаритные показатели преобразователей существенно различаются.
    Необходимой частью таких преобразователей являются системы управления, основу которых составляют специализированные программные вычислительные устройства.
    Этиустройства вырабатывают и подают управляющие сигналы на силовые полупроводниковые приборы — тиристоры или транзисторы.
    Чтобы изготовить конкурентоспособный бесколлекторный тяговый привод, необходимо обладать отработанной до мелочей совокупностью математических моделей и методик расчета, проектирования, а главное — инженерно технологических способов их реализации.
    Разработка асинхронного тягового привода состоит из следующих этапов.
    1. Выбор основных подходов, которые будут использованы при разработке математических моделей, алгоритмов управления и способов их реализации.
    2. Создание надежной системы, включающей силовой преобразователь, систему управления и асинхронный тяговый двигатель, которая должна обеспечивать регулирование переменных алгоритма управления.
    3. Практическая отработка необходимых специфических свойств и характеристик асинхронного тягового привода, а именно: электромагнитной совместимости, режимов боксования и юза, обеспечения качественного токосъема. Оптимизация характеристик асинхронного тягового привода.
    Итак, для передовых компаний, выпускающих электроподвижной состав, внедрение бесколлекторных тяговых электродвигателей стало столбовой дорогой развития. Россия, увы, осталась в стороне от этой стратегической трассы.
    И сегодня при создании отечественного железнодорожного подвижного состава с бесколлекторным тяговым приводом либо пытаются купить основные компоненты у иностранных изготовителей, либо отправить своих специалистов на известную западную фирму — «чтобы научили». Пока ни тот, ни другой путь не привел к искомому результату.
    Важнейший элемент современного тягового электрооборудования — специализированные программные вы числительные устройства. Их отличительной особенностью является наличие программного продукта. Причем он может быть построен таким образом, что заказчику будут известны только параметры входа и выхода, но не характер внутренних процессов в программном продукте (в том числе — и важные регулирующие).
    Причем даже попытки создавать предприятия совместно с зарубежными поставщиками преобразователей (управляющих систем) не гарантируют от подобного неведения. Ибо и сами зарубежные фирмы, поставляющие подобную технику, как правило, не владеют в полной мере (а иногда — и вовсе) математическим аппаратом и структурой системы управления преобразователями частотно регулируемых приводов.
    Более того: полноценной информацией о таком математическом аппарате может не располагать даже исследовательский центр, обеспечивающий производство опытных образцов.
    И это объяснимо. Ведь математический аппарат и структура системы управления являются продуктом «школы», то есть результатом совместной деятельности отдельных высококлассных специалистов, которые зачастую работают в различных научных центрах и организациях. Внутри такой «школы» определенные положения считаются очевидными, они повторяются во многих разработках, а потому могут строго не документироваться. Как правило, «школа» строго корпоративна и внимательно контролирует, чтобы положения и основы, применяемые в программных продуктах, не получили распространения без ее санкции.
    В то же время сама по себе передача программного обеспечения (например российским производителям) окажется бесполезной. Поскольку вместе с ней следовало бы передать теоретические основы, способы их реализации и структуру построения частотно регулируемых приводов, а также организацию системы их управления.
    В качестве наглядного примера можно привести электровоз ЭП10, разработанный в Новочеркасске совместно с международным концерном Bombardier. Этот концерн готов был передать документацию, но… кроме той, которая касалась систем управления.
    Только наличие собственной научно-инженерной школы позволяет осуществлять полный контроль за разработкой и производством отечественного бесколлекторного тягового привода.
    Лишь тогда становится возможным:
    развивать теоретические основы, способы их реализации, структуру построения систем тягового привода и систем управления;
    самостоятельно осуществлять модернизацию и модификацию оборудования в соответствии с изменяющимися потребностями рынка;
    оперативно переходить на другую элементную базу в случае возникновения проблем с поставками электронных компонентов (вплоть до реализации систем управления на жесткой логике или процессорных системах меньшей мощности за счет изменения структуры системы управления).
    Чтобы добиться технической независимости от поставок импортных полупроводниковых компонентов, Россия должна прежде всего располагать полным циклом устойчивого производства процессоров (от 40 мГц, 16–32 разряда), микросхем памяти и программируемой логики. Необходимо наладить выпуск и накопить опыт применения процессорной элементной базы отечественного производства. Все российские изготовители электронных устройств стратегического значения непременно должны применять эти элементы хотя бы в части своих разработок. Только таким путем мы сможем обеспечить производство собственной элементной базы и поддерживать требуемые навыки у разработчиков.
    И во-вторых, в области силовой элементной базы необходимо наличие полного цикла российского производства силовых полупроводниковых приборов.
    На начальном этапе возможна сборка силовых приборов из импортных комплектующих (в качестве примера можно привести Саранский НИЦ СПП «Электровыпрямитель», где успешно собирают IGBT транзисторы). Но в дальнейшем надлежит наладить собственный выпуск кристаллов и изоляционных материалов для силовых полупроводниковых элементов.
    В настоящее время создание российскими специалистами асинхронного тягового привода для рельсового транспорта находится в завершающей стадии. Предшествующие 10 лет последовательной деятельности в этом направлении и достигнутые результаты
    позволяют утверждать, что заложены основы разработки аналогичных изделий разных типов по полному циклу.
    У нас в стране есть профессионалы, способные выполнить такого рода задачи. Впервые в отечественной практике на опытном электропоезде «Сокол 250» в тяговых преобразователях были применены современные IGBT и GCT приборы, доказана возможность создать в короткие сроки скоростной современный электропоезд, весь комплекс электрооборудования для которого разработан в России. Испытания опытного пригородного электропоезда ЭТ2А подтвердили: сегодня нашим специалистам по силам решить вопрос электромагнитной совместимости асинхронного тягового привода с цепями сигнализации, централизации и блокировки. На пригородном электропоезде ЭД6 применены наиболее удачные асинхронные тяговые двигатели, разработанные и изготовленные в России.
    Дело за созданием серийных образцов, а это уже проблема, переходящая в плоскость экономико-политическую. За каким курсом будущее? Поддерживать российского производителя или же по прежнему множить список наукоемких изделий, приобретаемых поимпорту?

    Дмитрий Карпенко, заместитель генерального директора ЦНИИ ТЭП Санкт-Петербург, к. т. н.
    Количество показов: 6374


    Текст сообщения*
    Защита от автоматических сообщений
     
    Комментировать vkontakte Комментировать в facebook
    .
    Регистрация Заявка на ведение блога
    Войти как пользователь
    Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:
    Перевозки

    Портал, посвященный перевозкам
    и перевозчикам. Более 20000 компаний
    Библиотека Блоги Наука для транспорта

    Перспективные и новейшие
    разработки ученых
    Петр Атаев
    директор по развитию ООО «Дорнадзор»
    Многие годы в Российской Федерации прослеживаются очевидные попытки привести организацию дорожного движения (ОДД) к упорядоченному состоянию. В такой общественно значимой сфере важно использовать международный опыт, в частности Соединённых Штатов Америки. ...
    2018-05-14
    Константин Гриневич
    генеральный директор логистической компании «Глогос проект»
    На протяжении долгого времени Азовский фрахтовый рынок является стабильным благодаря своей изолированности. Из-за природных особенностей Азовского бассейна – здесь могут работать только суда с небольшой осадкой (до 4 метров) – в советское время специально для такой работы были спроектированы суда класса «река-море», которые до сих пор составляют большую часть тоннажа в регионе. ...
    2018-04-03
    Наши блоггеры
    Михаил Масальский
    активист движения за защиту электротранспорта
    Андрей Заручейский
    к.т.н., заведующий отделением «Тяговый подвижной состав» ВНИИЖТ
    Виталий Хорошев
    д.т.н., научный руководитель – начальник отделения ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
    Виктор Похмелкин
    председатель "Движения автомобилистов России"
    Василий Демин
    к.т.н., директор НОЦ-ТЛ МАДИ, заместитель директора Координационного совета по логистике
    Виктор Чечет
    профессор РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, к.т.н.
    Леонид Мазо
    доктор экономических наук, независимый эксперт
    Игорь Моисеенко
    генеральный директор Госкорпорации по организации воздушного движения
    Александр Фридлянд
    директор НЦ № 19 ФГУП «ГосНИИ ГА», профессор МГТУ ГА, д.э.н.  
    Николай Асаул
    заместитель министра транспорта Российской Федерации
    Ирина Капитанова
    заместитель генерального директора ГК "Балтика-Транс"
    В.П.Соколов
    В. П. Соколов, канд. техн. наук, главный конструктор ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
    Л.Н.Карклин
    докт. физ.-мат. наук, профессор, ректор Российского государственного
    гидрометеорологического университета (РГГМУ), научный руководитель Института Арктики и Субарктики  (ИАС) РГГМУ  
    Г.Л.Гладков
    докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой водных путей и водных изысканий Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова
    Иван Беседин
    к.т.н., начальник департамента по управлению транспортно-логистическим бизнес-блоком ОАО «РЖД»
    Олег Белозеров
    президент ОАО "Российские железные дороги"
    В.М. Евдокименко
    генеральный директор АО "Федеральная грузовая компания"
    Ефим Фиш
    директор по развитию бизнеса Microsoft Dynamics, компания TOPS Consulting
    Все>>>


    Яндекс.Метрика