Судьба ЭП20

[Слесарь]

Сообщение от Denis

Реально трудно понять. Я-то думал, что асинхронники изначально более экономичные, а тут выясняется обратное .

Хотя уже всё объяснили, вставлю свои пять копеек.

Любая машина переменного тока имеет больше потерь, чем машина постоянного тока - хотя бы в силу рода тока.

Любой преобразователь имеет КПД, отличный от 100%.

Вот теперь и смотрим: в простейшем случае (электровоз или электропоезд постоянного тока с коллекторными ТЭД и контакторно-реостатной системой управления) КПД электровоза определяется КПД ТЭД, который весьма высок в рабочем диапазоне нагрузок и скоростей. Существенные потери будут только при пуске (трогании и разгоне до скорости, примерно равной половине конструкционной).

Если мы имеем электровоз или электропоезд постоянного тока с АТД, у нас в общем случае есть несколько этапов преобразования напряжения и устройств для этого: инвертор (постоянный ток в переменный), трансформатор (понижает напряжение до оптимального для АТД), выпрямитель, инвертор. Последние два звена сейчас обычно выполняются в качестве одного устройства - так называемый преобразователь с неявным звеном постоянного тока. И вот на каждом этапе у нас есть потери, а ещё есть фильтры, перекачка энергии через которые тоже не бесплатная.
И всё это хозяйство молотит всегда, когда работают АТД, а не только при разгоне, как резисторы при ТЭДах. И повышенные потери при пуске никто не отменял.

Как не парадоксально, электровоз переменного тока с АТД, в отличие от электровоза с коллекторными ТЭД постоянного тока, проще своего постояннотокового аналога - ему не нужен входной инвертор.

Вот такие пироги.

[Cap Nemo]

Сообщение от Слесарь

Если мы имеем электровоз или электропоезд постоянного тока с АТД, у нас в общем случае есть несколько этапов преобразования напряжения и устройств для этого: инвертор (постоянный ток в переменный), трансформатор (понижает напряжение до оптимального для АТД), выпрямитель, инвертор. Последние два звена сейчас обычно выполняются в качестве одного устройства - так называемый преобразователь с неявным звеном постоянного тока.

Если честно - первый раз слышу про трансформатор между инвертором и АТЭД. Где такая схема используется? Или это раньше было?
В моём понимании на постоянке инвертор-АТЭД (укрупнённо).

Сообщение от Слесарь

Как не парадоксально, электровоз переменного тока с АТД, в отличие от электровоза с коллекторными ТЭД постоянного тока, проще своего постояннотокового аналога - ему не нужен входной инвертор.

Хм. А в современных схемах АТП на переменном токе входные (сетевые) преобразователи 4QS уже отменили?

Сообщение от Слесарь

Любая машина переменного тока имеет больше потерь, чем машина постоянного тока - хотя бы в силу рода тока.

На коллекторном ЭПС переменного тока - ТЭД пульсирующего тока.
Пульсации 25-30 % (реактор больше не сглаживает). И что, КПД всё равно выше, чем у асинхронника?

Добавлено через 35 минут
Нашёл картиночку со схемой.

Скрытый текст:

На ЭП10 (да, там GTO ещё были - ЭП20 на IGBT) в принципе
такая же. Единственное, что смущает - на постоянном токе
на входе инверторов показаны некие "диоды".
Это так входной фильтр изображён на схеме или...?

[Слесарь]

Сообщение от Cap Nemo

Если честно - первый раз слышу про трансформатор между инвертором и АТЭД. Где такая схема используется? Или это раньше было?

Это раньше такое было, когда считали, что наилучшие массогабаритные характеристики ТЭД достигаются при напряжении около 1 кВ.

Хм. А в современных схемах АТП на переменном токе входные (сетевые) преобразователи 4QS уже отменили?

Такие преобразователи обычно уже после трансформатора стоят. Никто сейчас не будет делать входной преобразователь на 25 кВ - дорого. Но когда до таких напряжений всё же дойдут (если) в массовом производстве, это будет означать конец электрификации на переменном токе.

На коллекторном ЭПС переменного тока - ТЭД пульсирующего тока.
Пульсации 25-30 % (реактор больше не сглаживает). И что, КПД всё равно выше, чем у асинхронника?

Для снижения пульсаций магнитного потока ОВ ТЭД зашунтирована резистором, через который проходит переменная составляющая выпрямленного тока.

КПД может и сравним с АТД, но потери в преобразователях гораздо ниже.

Нашёл картиночку со схемой.

Почитал про ЭП20.

Там АТД выполнен на линейное напряжение 2,2 кВ, что даёт возможность исключить промежуточное понижение напряжения, запитывая преобразователи от КС.

Что ж, современные изоляционные материалы дают такую возможность. Осталось дождаться деповских и заводских ремонтов и оценить надёжность ТЭД после этого. Как бы отсутствие в ремонте швейцарских пропиток не угробило эти электровозы..

Единственное, что смущает - на постоянном токе
на входе инверторов показаны некие "диоды".
Это так входной фильтр изображён на схеме или...?

Там, вероятно, уровень напряжения на АТД регулируется ещё и в звене постоянного тока. Т. е. напряжение КС поступает на регулируемый импульсный преобразователь, а потом уже на трёхфазный инвертор. Я могу это объяснить ограничениями на пределы регулирования напряжения преобразователями, особенно в зоне малых напряжений. Обычно для компенсации этого при пуске используют специальные режимы с частотной модуляцией, что хорошо слышно по музыкальному жужжанию при разгоне ЭПС с АТД.

[TRam_]

Я-то думал, что асинхронники изначально более экономичные, а тут выясняется обратное

Асинхронники чуть экономичнее, если применять рекуперацию (они могут возвращать в сеть несколько больше, чем коллекторники), но не в случае пассажирских, где замедление при торможении важно (т.к. чем медленнее тормозишь - тем меньше средняя скорость) и потому тормозят всеми вагонами, а не только локомотивом (+к этому накладывается ещё и необходимость соблюдения плавности при сжатии состава). В результате из реальных преимуществ у пассажирского асинхронника только более высокая сила тяги на высоких скоростях (у коллекторных двигателей напряжение на искрящих щётках при этом близко к пробою, большую тягу развить не могут) и более широкий скоростной диапазон. Но никак не экономичность... Тяговый преобразователь имеет КПД значительно ниже чем выпрямитель+коллекторный ТЭД.

[Cap Nemo]

Сообщение от TRam_

т.к. чем медленнее тормозишь - тем меньше средняя скорость.

Извиняюсь, конечно, что вырвал из контекста.
Просто это утверждение не понял от слова совсем.

Сообщение от TRam_

...но не в случае пассажирских, где замедление при торможении важно (т.к. чем медленнее тормозишь - тем меньше средняя скорость) и потому тормозят всеми вагонами, а не только локомотивом (+к этому накладывается ещё и необходимость соблюдения плавности при сжатии состава).

Получается, на ЭП1/ЭП20 рекуперация практически не используется?
Позволю себе усомниться. И дополнительно хотелось бы уточнить, предусмотрено ли совместное использование рекуперативного тормоза электровоза и ЭПТ?

Сообщение от TRam_

Тяговый преобразователь имеет КПД значительно ниже чем выпрямитель+коллекторный ТЭД.

НА ЭП1 не совсем выпрямитель. Точнее, тиристорный выпрямительно-инверторный преобразователь. Можно ли поинтересоваться, чтобы не искать, цифирьками КПД в обоих приведённых примерах?

[Colonel_Abel]

Ну я на ЭП10 ЭДТ использовал по полной и редко когда пользовался ЭПТ. Только на запрещающий сигнал, там ЭДТ применять запрещено инструкцией. Ну и если очень быстро надо снизить скорость и чувствуешь, что одним ЭДТ не удержишь. Да, совместное использование предусмотрено, что на ЭП10, что на ЭП1М, что на ЧС7 и ЧС8. Локомотив тормозится ЭДТ, состав ЭПТ.

[TRam_]

предусмотрено ли совместное использование рекуперативного тормоза электровоза и ЭПТ?

Совместное использование рекуперативного тормоза почти не возвращает энергии, т.к. почти всё торможение осуществляют вагоны, а локомотив - только малую часть (если вагонов 18 по 55 тонн, то вагоны на колодках/дисках сожгут 89% энергии, а через локомотив весом 133 тонны пройдёт 11%, из которых рекуперация возвратит максимум 60-70%, т.е. каких-то 6-7% кинетической энергии поезда)

Добавлено через 20 минут

Просто это утверждение не понял от слова совсем.

Задачка по физике уровня 7 класса. Если без выкладок, то вот -


Пройденный путь - площадь под графиком скорости. Чтобы путь в 1 и 2 случае был одинаков, нужно чтоб площади S были одинаковы. Ну и какая из средних скоростей (S/t1 и S/t2) больше - и так понятно

[орел]

в догонку к предыдушему сообшению

но путем " хитрой " математики мы ( тем кому надо ) " доказываем " что атд " выгодны " а коллекторные это отстой и ...

[Denis]

Сообщение от орел

в догонку к предыдушему сообшению

но путем " хитрой " математики мы ( тем кому надо ) " доказываем " что атд " выгодны " а коллекторные это отстой и ...

Я только не понимаю, почему тогда на европейских ж/д победу одержали асинхронники? Даже во Франции, которые держались до последнего?

[орел]

Сообщение от Denis

Я только не понимаю, почему тогда на европейских ж/д победу одержали асинхронники? Даже во Франции, которые держались до последнего?

ответа на вопрос у меня нет , вариантов почему - много

[Sancio]

Откуда схему взяли, там есть более подробная схема. Из неё хорошо видно, что "диоды" это просто активный (4QS) выпрямитель инвертора.

[Cap Nemo]

Сообщение от Sancio

Откуда схему взяли, там есть более подробная схема. Из неё хорошо видно, что "диоды" это просто активный (4QS) выпрямитель инвертора.

Достаточно этой.
Как Вы себе представляете выделенное?
С учётом

Сообщение от Cap Nemo

Единственное, что смущает - на постоянном токе
на входе инверторов показаны некие "диоды".

[Sancio]

Левая часть схемы, там, где 4ре IGBT модуля - классический однофазный 4QS Там даже путь тока нарисован

[Cap Nemo]

Сообщение от Sancio

Левая часть схемы, там, где 4ре IGBT модуля - классический однофазный 4QS Там даже путь тока нарисован

Извините, но правильно я Вас понимаю, что в режиме постоянного тока после токоприёмника и сетевого фильтра в схеме включён и работает 4-х квадрантный преобразователь (4QS)?
Если да - то что он делает?

Добавлено через 1 час 3 минуты

Сообщение от Слесарь

Это раньше такое было, когда считали, что наилучшие массогабаритные характеристики ТЭД достигаются при напряжении около 1 кВ.

Раньше - всё-таки, когда? Извините уж за настойчивость, но ЭП10, например, был разработан в середине 90-х. На базе асинхронного тягового привода, который уже вполне себе работал в Европах. RE 460 (Lok 2000).
И в этом приводе никаких трансформаторов и двухуровневых схем преобразования, о которых Вы написали (инвертор-выпрямитель-трансформатор-инвертор) в режиме постоянного тока не использовалось.

Сообщение от Слесарь

Такие преобразователи обычно уже после трансформатора стоят. Никто сейчас не будет делать входной преобразователь на 25 кВ - дорого. Но когда до таких напряжений всё же дойдут (если) в массовом производстве, это будет означать конец электрификации на переменном токе.

Не спорю, но это было написано в ответ на Ваше утверждение, с которым никак не могу согласиться.

Сообщение от Слесарь

Как не парадоксально, электровоз переменного тока с АТД, в отличие от электровоза с коллекторными ТЭД постоянного тока, проще своего постояннотокового аналога - ему не нужен входной инвертор.

Не проще.
Переменный ток. Трансформатор-входной преобразователь (выпрямитель)-инвертор-АТЭД.
Постоянный ток. Инвертор-АТЭД.

Сообщение от Слесарь

Для снижения пульсаций магнитного потока ОВ ТЭД зашунтирована резистором, через который проходит переменная составляющая выпрямленного тока.
КПД может и сравним с АТД, но потери в преобразователях гораздо ниже.

А пульсации, собственно, тока якоря? Они разве на потери никак не влияют?
Насчёт КПД преобразователей дискутировать не буду, цифр не знаю. Но рискну предположить, что потери в тиристорном ВИПе того же ЭП1 будут больше, чем в 4QS. Да, при АТП ещё есть инвертор - но это с точки зрения потерь для меня вообще "чёрный ящик".

Сообщение от Слесарь

Что ж, современные изоляционные материалы дают такую возможность. Осталось дождаться деповских и заводских ремонтов и оценить надёжность ТЭД после этого. Как бы отсутствие в ремонте швейцарских пропиток не угробило эти электровозы..

Так. Первый вопрос - а наших производителей компаундов
сейчас вообще нет? Или есть - но не то?
И второй. Что есть на сегодняшний день "деповской ремонт" - то, что раньше СР? Или уже КР1? И на каком, собственно, виде ремонта может потребоваться пропитка АТЭД?

[Слесарь]

Сообщение от Cap Nemo

Раньше - всё-таки, когда?

Лет 20 назад, когда я учился и следил за этим...
С тех пор, конечно, много воды утекло...

Извините уж за настойчивость, но ЭП10, например, был разработан в середине 90-х.

Он уже разрабатывался под влиянием зарубежных технологий. До того все образцы отечественных АТД имели напряжение не выше 1,5 кВ.

На базе асинхронного тягового привода, который уже вполне себе работал в Европах. RE 460 (Lok 2000).
И в этом приводе никаких трансформаторов и двухуровневых схем преобразования, о которых Вы написали (инвертор-выпрямитель-трансформатор-инвертор) в режиме постоянного тока не использовалось.

Я не в курсе, какая машина использовалась в качестве прототипа по электрооборудованию для ЭП10, но данный экземпляр, конечно, да... Для нашей в общем-то небогатой страны выбрать швейцарские часы на рельсах...

Ну и закончил жизнь ЭП10 не очень хорошо.

Не проще.
Переменный ток. Трансформатор-входной преобразователь (выпрямитель)-инвертор-АТЭД.
Постоянный ток. Инвертор-АТЭД.

Как я уже говорил, раньше было по-другому.

А пульсации, собственно, тока якоря? Они разве на потери никак не влияют?

Нашёл в справочной литературе расчётные данные по потерям мощности (часовой режим) в ТЭД НБ-418К6 электровозов ВЛ80 - самом распространённом ТЭД на ЭПС переменного тока в нашей стране:
- в меди якоря, ГП, ДП, КО - 33012 Вт;
- магнитные - 9180 Вт;
- дополнительные - 2892 Вт;
- переходные на коллекторе - 1760 Вт;
- на трение в щётках и подшипниках - 2750 Вт.
Всего потерь - 49594 Вт.
Потребляемая мощность 836 кВт.
Полезная мощность 786,4 кВт.
КПД на валу 94,07 %.

Но рискну предположить, что потери в тиристорном ВИПе того же ЭП1 будут больше, чем в 4QS.

Насколько я понимаю, ВИП электровозов ВЛ85, ВЛ65, ЭП1 является одним из видов четырёхквадрантного преобразователя - т. е. управляемого выпрямителя, способного работать в режиме инвертора.

Или Вы понимаете под этим преобразователь с неявным звеном постоянного тока? Тогда в нём потери будут определяться прежде всего элементной базой - тиристоры там, GTO-тиристоры или IGBT-транзисторы. Понятно, что сейчас всё делают на последних, но их тоже будет больше, чем в ВИП ЭП1, соответственно - выше потери.

Я уж не говорю про то, что на КПД электровоза будет сильно влиять качество системы охлаждения ТЭД и преобразователей. А ведь расход на собственные нужды гораздо выше у электровозов с преобразователями.

Так. Первый вопрос - а наших производителей компаундов
сейчас вообще нет? Или есть - но не то?

Скорее второе. Плюс повсеместная экономия на запчастях и материалах.

И второй. Что есть на сегодняшний день "деповской ремонт" - то, что раньше СР? Или уже КР1? И на каком, собственно, виде ремонта может потребоваться пропитка АТЭД?

Деповские ремонты - до ТР-3 включительно. СР (КР-1) и КР (КР-2) - заводские виды ремонта.

Пропитка существующих ТЭД идёт начиная с ТР-3. По идее, АТД должны быть надёжнее коллекторных ТЭД, но вот на примере тепловозов я в этом не уверен. Как известно, на отечественных тепловозах (2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7)широко распространены синхронные главные генераторы. Напряжение у них низкое по сравнению с электровозным (порядка 600 В), условия работы тоже неплохие по сравнению с ТЭД с ООП или даже ОРП, однако там случаются и пробои статорных обмоток, и обмоток возбуждения (якорей).

Добавлено через 7 минут

Сообщение от Denis

Я только не понимаю, почему тогда на европейских ж/д победу одержали асинхронники? Даже во Франции, которые держались до последнего?

ЭПС с ТЭД переменного тока обладают лучшими тяговыми свойствами, что важно при ограниченных нагрузках на ось. Лучшими удельными габаритами, что важно при габаритных и массовых ограничениях на ПС. Плюс выше сила тяги на высоких скоростях из-за меньшего падения мощности (нет ограничения по коммутации, например).

А синхронные машины ушли с появлением запираемых тиристоров - стало возможным сделать преобразователь для АТД, сравнимый по цене и габаритам с преобразователем для СТД. Ну а вычислительная техника, способная реализовать практический алгоритм работы преобразователя, закрепила успех.