Тема: испытание электровозов переменного тока.

Практическая работа 14

Тема: испытание электровозов переменного тока.

Самыми достоверными результатами оценки качества новых электровозов являются результаты эксплуатационных испытаний. Однако на эти испытания требуется длительное время, что не позволяет оперативно исправлять выявляемые недостатки. На специально выделенных путях, а еще лучше — на железнодорожном кольце можно в несколько раз сократить сроки и обеспечить высокое качество испытаний. На ст. Щербинка 70 лет назад были уложены железнодорожные пути в виде кольца, т. е. была создана база для развития крупного комплекса по научным исследованиям и испытаниям подвижного состава и других железнодорожных устройств. Экспериментальное кольцо (ЭК) строилось и развивалось постепенно, по мере возникновения различных сложных проблем на железнодорожном транспорте. Так, в настоящее время на ЭК имеются мощные производственные и ремонтные цеха, предусмотрены системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 27,5 кВ и постоянного тока напряжением, необходимым для исследований и испытаний электровозов, — возможные значения напряжения находятся в широком диапазоне. Лабораторная база испытаний электровозов располагает современными техническими средствами с компьютерными устройствами, обеспечивающими возможность проведения испытаний и одновременную обработку данных, получаемых с нескольких десятков датчиков, выдачу визуальных результатов и распечаток. Например, уже подготовлено оборудование и проведена аттестация такого измерительно-вычислительного комплекса для проведения приемочных, эксплуатационных, а также тягово-энергетических испытаний скоростных электровозов нового поколения.

При испытаниях электровозов на Экспериментальном кольце проверяется следующее:

* соответствие электровоза и его оборудования техническому заданию и техническим условиям;

* обеспечение безопасности движения, безопасности локомотивных бригад, пожарной безопасности;

* совместимость электровоза по электромагнитному взаимодействию с системами СЦБ и АЛС.

Испытаниям на ЭК подвергаются новые электровозы, контрольные экземпляры электровозов из опытной партии и из серийно выпускаемых, электровозы с модернизированными узлами, сами модернизированные узлы. Эффективность использования ЭК для проведения испытаний электровозов не всегда может быть оценена количественно, но качественно она очевидна, так как обеспечивает следующее:

* существенное ускорение создания новых, современных электровозов для выполнения перевозок в ближайшей и отдаленной перспективе;

* ускоренное выявление узлов, создающих трудности в эксплуатации, и разработку предложений по их оперативному устранению. Отметим наиболее значительные исследования и испытания, проведенные на ЭК, которые существенно способствовали развитию отечественного электровозостроения.

После окончания Великой Отечественной войны 1941 – 1945 гг. началось восстановление народного хозяйства страны, стали быстро расти перевозки по железным дорогам, в том числе на электрифицированных линиях, которые тогда работали на постоянном токе с напряжением в контактной сети 3,3 кВ. Увеличение объема перевозок осуществлялось путем увеличения числа поездов и их веса. Исследования института, в частности испытания электровозов на ЭК, в то время были направлены на улучшение тяговых свойств электровозов, повышение реализуемых в эксплуатации коэффициентов тяги электровозами постоянного тока.

Однако выявилось, что на дорогах, электрифицированных по системе постоянного тока, практически невозможно обеспечить необходимое увеличение провозной способности. Ограничивают ее и мощность тяговых двигателей, и система тягового электроснабжения (А. В. Бычковский, Е. Г. Бовэ). В начале 50-х гг. правительством страны по предложению МПС, которое руководствовалось научно обоснованными рекомендациями ВНИИЖТа, было принято решение об ускорении перевода автономных видов тяги на электрическую и об электрификации железных дорог на переменном токе. Создание новых электровозов и электропоездов переменного тока, пуск их в эксплуатацию были бы невозможны без всесторонних исследований и испытаний на ЭК ВНИИЖТ. Новочеркасским электровозостроительным заводом (НЭВЗ) по техническим заданиям МПС были построены первые электровозы переменного тока НО, ВЛ60, ВЛ80, электровоз двойного питания ВЛ61Д с игнитронными выпрямителями. Эти электровозы создавались с большими трудностями, так как на НЭВЗе не было экспериментальной базы для проведения испытаний. Необходимые исследования и испытания проводились на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. Для испытаний новых электровозов переменного тока на кольце пришлось реконструировать систему тягового электроснабжения. Одновременно создавались и корректировались программы и методики испытаний электровозов, уточнялись технические условия на выпуск опытных электровозов и опытных партий. Таким образом, ЭК внесло огромный вклад во внедрение электрической тяги на переменном токе. Можно отметить, что все это происходило при непрекращающейся конкурентной борьбе как со сторонниками автономных видов тяги (тепловозов), так и со сторонниками электротяги на постоянном токе. Объективные результаты межведомственных испытаний электровозов на ЭК позволили ВНИИЖТу и МПС уверенно идти на внедрение тяги на переменном токе сначала на Московской дороге, затем на Красноярской и на других дорогах России. Электрическая тяга на переменном токе начала широко внедряться на сети дорог благодаря усилиям многих выдающихся ученых, таких, как Б. Н. Тихменев, Б. Н. Ребрик, Б. Я. Гохштейн, О. А. Некрасов и др. Необходимо отметить, что испытания электровозов выполнялись и выполняются на Экспериментальном кольце не только потому, что оно существует, но и потому, что во ВНИИЖТе имеются специалисты, хорошо знающие не только электротехнику, современную электронику, компьютеры, но и (это главное) реальные условия эксплуатации электровозов. Быстрое развитие полупроводниковой промышленности, обеспечивающее возможность коренного улучшения электровозов (улучшение тяговых свойств, повышение надежности работы), позволило ставить и решать задачи по совершенствованию электровозов с коллекторными двигателями и созданию электровозов с бесколлекторными двигателями. Казалось, что эти задачи должны были решаться в основном в научно-производственном комплексе ВЭлНИИ — НЭВЗ. Однако фактически они решались совместно с ВНИИЖТом. И в этом решающую роль сыграло Экспериментальное кольцо, на котором проводились исследования, в том числе по отработке новых, бесконтактных систем управления и защиты. Результаты этих исследований были использованы при создании электровозов с синхронным (ВЛ80В, ЭП200) и с асинхронным (ВЛ80А) тяговым приводом (Б. Н. Тихменев, Н. Н. Горин, В. А. Кучумов, С. В. Покровский, В. Д. Кондрашов). Создание электровозов нового поколения с бесколлекторными двигателями обострило проблему их электромагнитного взаимодействия с тяговой сетью, системами СЦБ и АЛС. Комплексные испытания электровозов с указанными системами проводились преимущественно на Экспериментальном кольце и частично на железных дорогах. Для проведения испытаний были разработаны специальные методики и на ЭК сконструированы компьютерные измерительно-вычислительные комплексы, обеспечивающие получение достоверных данных при всевозможных вариантах режимов работы электровоза и системы электроснабжения. Результаты испытаний определили пути совершенствования преобразователей электровозов и дали основание к переработке нормативной документации, в частности по качеству тягового электроснабжения (В. А. Кучумов, С. В. Покровский, А. П. Петровичев). Пониженный коэффициент мощности при работе электровоза (например, с коллекторными двигателями) вызывает трудности в системе тягового электроснабжения: уменьшается мощность сети, увеличиваются потери энергии от реактивных токов, снижается напряжение в контактной сети при рекуперативном торможении и др. Для решения этих вопросов, кроме теоретических исследований и расчетов, необходимо было провести экспериментальные исследования. И как обычно, провести такие исследования можно было только на ЭК ВНИИЖТа. В результате выполненных работ было решено установить на электровозы компенсаторы реактивной мощности. Они улучшают работу электровозов, системы тягового электроснабжения и существенно повышают коэффициент мощности (В. А. Кучумов, Н. Н. Широченко, В. Б. Похель). Во время эксплуатационных испытаний электровозов неоднократно возникали сбои в работе электронного оборудования, устройств безопасности движения, радиостанций. Исследования для выяснения причин таких сбоев были выполнены на Экспериментальном кольце. Было выявлено, что качество электроэнергии источников питания в цепях управления электровозов влияет на работу указанных устройств. На основании результатов исследований и испытаний модернизированных источников питания были разработаны соответствующие рекомендации и дополнительные требования к устройствам питания (Н. Н. Широченко, В. Б. Похель, С. Н. Прокофьев).

Вывод: испытания электровоза необходимы так как при изготовлении существует процент неисправностей которые выявляются при испытаниях и устраняются в короткие сроки.

Дата добавления: 2015-09-29