Советское электровозостроение - Экономия

Рост энергетических параметров и экономия электроэнергии на перспективных и модернизируемых электровозах будут осуществляться за счет широкого внедрения и оптимизации алгоритмов работы рекуперативного торможения и уменьшения расходов энергии на собственные нужды, в частности, на привод вентиляторов систем охлаждения, где в настоящее время по данным ВНИИЖТа расходуется до 16 % электроэнергии, потребляемой на тягу.
Исследования, проведенные в ВЭлНИИ, показали, что расход электроэнергии на охлаждение силового электрооборудования, например, тяговых двигателей, пропорционален шестой степени тока нагрузки. Обширные исследования режимов работы электровозов и климатических факторов, в частности, температуры воздуха, показывают, что в системах охлаждения электровозов за счет внедрения регулируемого привода вентиляторов может быть сэкономлено до 80 % расходуемой в настоящее время энергии, т. е. больше, чем при рекуперации.
Применение регулируемого привода вентиляторов позволяет не только сэкономить расход электроэнергии, но и повысить надежность работы электрооборудования за счет стабилизации его тепловых режимов, а также благодаря резкому снижению количества пыли и снега, попадающих на теплоотдающие и электроизоляционные поверхности вместе с вентиляционным воздухом.
В ВЭлНИИ в настоящее время разработаны математические модели систем охлаждения, позволяющие определять допустимые уровни снижения расходов воздуха в функции нагрузки охлаждаемого оборудования и температуры окружающей среды. Разработан и проходит испытания автоматически регулируемый тиристорный преобразователь для приводных двигателей вентиляторов. Испытан в условиях эксплуатации электронный аналог теплового состояния тяговых двигателей, который позволяет непрерывно моделировать тепловое состояние тягового двигателя в зависимости от тока нагрузки и интенсивности охлаждения и давать команды на управление режимом работы привода вентилятора.
В стадии испытаний находится устройство регулирования производительности вентиляторов — осевой регулирующий аппарат, который позволяет с высоким к. п. д. менять режим работы вентилятора и обеспечивать практически полную изоляцию электрооборудования от внешней среды при неработающей системе вентиляции.
С целью ускорения новых разработок, обеспечения многовариантных проработок поиска оптимальных конструкторских решений в ПО «НЭВЗ» проводится комплекс работ по созданию и внедрению систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных систем испытаний и научных исследований (АСНИ). В настоящее время при создании электровозов используется более 100 различных программ для ЭВМ Е-1022, разработанных в ВЭлНИИ или заимствованных в других организациях и адаптированных применительно к электровозостроению, внедряются АРМ. В стадии разработки находятся АСНИ электрических машин, систем охлаждения, тепловых испытаний электрической аппаратуры, механической части электровозов, механических стендовых испытаний образцов и др.
Для ускорения наладки и отработки электронной аппаратуры создан стенд диагностики статических параметров силовых полупроводниковых приборов, в стадии разработки находится стенд диагностики динамических параметров силовых полупроводниковых приборов, диагностические устройства электронной аппаратуры, основанной на аппаратных принципах.
Создание гибких автоматизированных линий (ГАЛ), робототехнических комплексов, САПР технологических работ, окончание реконструкции заводов подотрасли электровозостроения позволят повысить производительность труда при производстве электровозов в 1,4—1,5 раза, снизить трудоемкость изготовления их в 1,3—1,4 раза, увеличить выпуск электровозов.
Для ускорения научно-технического прогресса в подотрасли электровозостроения при создании электровозов в 12-й пятилетке предусмотрено завершение строительства лабораторно-экспериментальной базы ВЭлНИИ, как научно-технического центра, головной организации по государственным испытаниям магистральных и промышленных электровозов.
Создание новой перспективной техники немыслимо без хорошо подготовленных инженерных кадров.
Начиная с 1983 г. Новочеркасский политехнический институт (НПИ) и Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта (РИИЖТ) ведут подготовку специалистов для электровозостроения.
Для усиленной целевой подготовки студентов и быстрой адаптации будущих молодых специалистов на производстве при ВЭлНИИ организовано 2 филиала кафедр НПИ и один РИИЖТ. Ведущие специалисты ВЭлНИИ читают курсы лекций по специальным дисциплинам, ведут курсовое и дипломное проектирование, руководят производственными практиками, проводят лабораторные занятия.
В заключение — каким видится электровоз будущего? В настоящее время у электровозов постоянного и переменного тока унифицирована только механическая часть.
Созданная в ВЭлНИИ и проходящая сейчас испытания АСУ электровоза на базе микро-ЭВМ инвариантна к типу электровоза, поэтому она может быть применена как унифицированная для электровозов постоянного и переменного тока.
Разработка электровоза с асинхронными тяговыми двигателями позволяет в перспективе создать унифицированный тяговый привод для электровозов постоянного и переменного тока. Разница будет практически только во входном преобразователе и наличии силового трансформатора на электровозах переменного тока. В результате для названных систем тока остаются неунифицированными только вспомогательные машины — приводы вентиляторов и компрессоров. Эта проблема тоже имеет практическое решение. В настоящее время в ВЭлНИИ завершена научно-исследовательская работа по созданию для электровозов постоянного тока приводов вспомогательных механизмов на основе короткозамкнутых асинхронных двигателей, питающихся от частотно-управляемого тиристорного преобразователя. Система автоматического управления этим приводом та же, что и для электровозов переменного тока. Исследования показали возможность и целесообразность совмещения тиристорного преобразователя для вспомогательных машин со статическим возбудителем для системы рекуперации.
Таким образом, электровоз будущего — это автоматизированный локомотив, представляющий собой отдельный элемент единой АСУ железнодорожного транспорта, имеющий единую унифицированную конструкцию для сети постоянного и переменного тока.